基于DSP和FPGA的数字图像采集与处理系统的实现

本文所选课题来源于国家自然科学基金项目(No．60172004)“运动图像分析系统集成芯片设计”。课题的研究目的是为运动视频视觉处理算法建立良好的验证平台，为芯片的总体架构设计提供一定的借鉴。 在总结前人工作的经验和不足的基础上，本文采用高性能的信号处理器TMS320C6711b和60万门的FPGA作为系统硬件的核心完成了整个系统的硬件设计，为数字图像的实时快速处理提供了保证。为了完成大数据量的数字图像的实时传输，本文采用一种高速串行总线——IEEE1394总线，解决了老式的PC机接口在进行大数据量实时传输时的瓶颈问题。由于数字图像采集自身的特点，在数字图像采集的过程中，图像的质量会受到各种因素的影响，如：外界光线的变化、光学镜头的材料和相对位置、图像传感器的个体差异性等等。本文创新性地提出将改善数字图像质量的各种图像预处理算法嵌入到系统硬件中，为后续的运动视频视觉算法的验证提供高质量的数据源。本文还对各种图像预处理算法作了一定的研究，并在此基础上以硬件的处理方法实现了颜色空间的转换和自动白平衡的调节。其中自动白平衡的实现初步解决了由于光线的变化造成的彩色图像的色彩失真问题，而独立的颜色空间转换模块的实现则为基于各种颜色空间的视频视觉处理算法的验证提供了直接的数据源。 该平台集数字图像的采集、预处理和传输于一体，具有很大的灵活性、方便性和普遍适用性，是高性能的数字图像采集和处理系统，可广泛应用于各种视频视觉处理算法的验证。