外文翻译---基于FPGA的快速图像处理系统的设计

1、PDF外文：http:/  基于 FPGA 的快速图像处理系统的设计   摘要  我们评估、改进硬件、软件架构的性能，目的是为了适应各种不同的图像处理任务。这个系统架构采用基于现场可编程门阵列（ FPGA）和主机电脑。PC 端安装 Lab VIEW 应用程序，用于控制图像采集和工业相机的视频捕获。通过 USB2.0 传输协议执行传输。 FPGA 控制器是基于 ALTERA 的 Cyclone II芯片，其作用是作为一个系统级可编程芯片（ SOPC）嵌入 NIOSII 内核。该SOPC 集成了 CPU，片内、外部内存，传输信道， 和图像数据处理系统 。采用标准的传输

2、协议和通过软硬件逻辑来调整各种帧的大小。与其他解决方案作比较，对其一系列的应用进行讨论。   关键词： 软件 /硬件联合设计；图像处理； FPGA；嵌入式       1、导言  传统的硬件实现图像处理一般采用 DSP 或专用的集成电路（ ASIC）。然而，随着对更高的速度和更低的成本的追求，其解决方案转移到了现场可编程门阵列（ FPGA）身上。 FPGA 具有并行处理的特性以 及更好的性能。当一个程序需要实时处理，如视频或电视信号的处理，机械操纵时，要求非常严格， FPGA可以更好的去执行。当需要严格的计算功能时，如滤波、运动估算、 二维离散

3、余弦变换（二维 DCTs ）和快速傅立叶变换（  FFTs ）时， FPGA 能够更好地优化。在功能上， FPGA 更多的硬件乘法器、更大的内存容量、更高的系统集成度，轻而易举地超越了传统的 DSP。以计算机为基础的成像技术的应用和基于 FPGA 的并行控制器，这需要生成一个软硬件接口来进行高速传输。本系统是一个典型的软硬件混合设计产品，其中包括电脑主机中运行的LvbVIEW 进行成像，配备了摄像头和帧采集，在另一端的 Altera 的 FPGA 开发板上运行图像滤波器和其他系统组件。图像数据通过 USB2.0 进行高速传输。各硬件部件和 FPGA 板的控制部分通过嵌入的 NIOSI

4、I 处理器进行关联，并利用 USB2.0 作为沟通渠道。  2、设计工具概述  通过 FPGA 设计 DSP 系统往往采用高级别算法开发工具和硬件描述语言，例如 MATLAB。它也可采用具有第三方知识产权的 IP 内核执行典型的 DSP功能或高速通信协议。在我们的应用中，我们使用的模型设计工具例如Mathworks Simulink 来建立 DSP。将其生成 HDL 代码后利用 Quartus II 与其他硬件设计文件综合。  SOPC-Builder 作为一个工具驻留在 Quartus 环境中，其作用是将 NIOSII与外部逻辑硬件或标准外设融为一体。 SOPC

5、-Builder 提供了一个界面结构，以互联 NIOSII 和外部存储器、滤波器、以及主机电脑。  3、滤波器的模型和应用设计  这个 工作的主要目标就是评估主、协处理器进行图像处理的性能，包括嵌入式的 NIOSII 的性能以及电脑主机与 FPGA 板之间的 USB2.0 传输性能。现有 FPGA 的性能可能会造成图像处理的局 限性。为了完成目标，我们建立了一个典型的图像处理应用，以针对 FPGA 协处理器。包括一个噪声滤波器和一个边缘检测器。降噪和边缘检测这两个基本过程运用到各种机器视觉中，如目标识别，医学成像，下一代的汽车行进路线检测，人员追踪，控制系统等方面。  我们的 噪声模型和边缘检测使用了 Altera DSPBuilderLibraries in Simulink。这方面有个例子可以从 11找到，利用高斯 3 3 kernel 降噪。边缘检测利用典型的 Prewitt 或 Sobel 滤波器。这些功能可用于合并一系列边缘检测后减少噪声。图 1 为滤波器的设计框图。