FPGA与多核DSP图像处理系统的设计与实现

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1、FPGA与多核DSP图像处理系统的设计与实现作者姓名王泽民指导教师姓名、职称王军宁教授申请学位类别工学硕士学校代码10701学号1401120213分类号TN919密级公开西安电子科技大学硕士学位论文FPGA与多核DSP图像处理系统的设计与实现作者姓名：王泽民一级学科：信息与通信工程二级学科：通信与信息系统学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：王军宁教授学院：通信工程学院提交日期：2017年6月DesignandImplementationofFPGAandMulti-coreDSPImageProcessingSystemAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITY

2、inpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinCommunicationsandInformationSystemsByWangZeminSupervisor:WangJunningTitle:ProfessorJune2017西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机

3、构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导

4、师签名：日期：日期：摘要摘要数字图像处理技术,在整个信息处理技术中,占据着非常重要的地位。现如今，随着超大规模集成电路设计工艺的高速发展，具备极高运算能力的先进处理器纷纷出现，使得高分辨率、高帧率图像数据的实时处理，成为了可能。实时图像处理技术，尤其是基于多核DSP+FPGA架构的实时图像处理技术，因为该种方案本身所具有种种优点，又成为了现今各项图像处理新技术研究中的备受关注的焦点。作者在本文中设计并实现了一种基于XILINXV6系列FPGA和TITMS320C6657双核DSP的实时图像处理系统。系统选用TI多核DSP作为图像数据运算的主处理器，用以实现数字图像实时处理的核心算法。系统选用

5、XILINX公司Virtex系列高端FPGA作为协处理器和系统的主控制单元，用来协调系统中各个外设功能模块，并完成图像采集和显示控制的功能。该系统的数字图像输入前端由SDI数字输入端、USB3.0传输模块、PAL制视频图像采集模块共同构成。多核DSP与FPGA之间可选用uPP传输模式或者RapidIO高速数据通道进行双工数据通信。实时图像处理结果可由DVI、PAL显示模块进行显示，也可通过USB3.0传输模块传回到上位主机中进行显示及分析。在系统实现过程中，作者采用了USB3.0传输模块作为系统的数字图像数据输入前端，实现了一种实时图像处理系统与PC上位主机之间高速的、可热插拔的双工数据通信

6、模式。FPGA可通过USB3.0接口从上位PC主机中获取数字图像数据流，并将该高速并行图像数据流经过缓存处理后，通过多核DSP的uPP外设接口传输到多核DSP中。多核DSP将该并行图像数据流处理完后，又可选择通过uPP接口将处理结果传输回FPGA中。最终，FPGA可将经过处理的数字图像数据，通过图像显示外设接口，传输给显示设备进行显示。另外，为配合系统中的多核DSP更好地完成图像目标实时追踪识别算法的实现，提高系统数字图像处理运算的效率。作者在上述自行设计的图像处理系统平台的FPGA上，完成了对数字图像的滤波预处理工作以及图像形状特征提取算法的研究与实时实现。FPGA通过将8位灰度数字图像进

7、行分割，然后提取图像中边缘、各个组成部分的连通域、型心、外接矩等重要的图像形状特征，为DSP后续的图像目标追踪匹配工作提供了极为重要的参考数据，极大地提高了系统整体图像运算处理的实时性。关键词：多核DSP，FPGA，实时数字图像处理，USB3.0，形状特征提取I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTDigitalimageprocessingtechnology,isoccuping