于涌[1]2003年在《高速串行数字图像传输若干问题的应用研究》文中研究指明在人类社会里，人们离不开信息的传递和交换。人类相互之间以及与外界环境之间传递或交换信息的过程就是通信。信息可以分类归纳为语音、数据和图像这叁种主要形式。根据科学研究，在人类所接收到的信息中，有70％以上是通过视觉得到的。和语音或者文字相比，图像包含的信息量更大，更直观，更确切，因而具有更高的使用效率和更广泛的适应性，对很多涉及图像跟踪测量方面的应用已日显重要，比如光电经纬仪这样的光电跟踪测量设备。 数字化是图像传输和处理的一个必然发展趋势。利用高速串行技术进行数字图像传输克服了以往并行传输方式距离短、易受干扰、成本高、软硬件复杂和可维护性差等缺点，也解决了传统串行传输方式通信速率低的瓶颈问题。最早为视频图像传输设计并逐渐成熟的IEEE1394高速串行总线技术，为满足高速串行图像传输提供了很好的契机。 在数字图像传输中图像压缩编码也是一个重要而关键的问题，可以用有限带宽和尽可能少的时间传输内容尽可能多的图像信息。离散余弦变换(DCT)是图像压缩中经常用到的正交变换编码技术，由于理论、算法和硬件相对成熟，去相关性好，适应人眼的视觉特性，计算量不大(没有复数计算)，易于实现等优点，DCT压缩编码的应用非常广泛。 本篇论文详细介绍了IEEE1394高性能串行总线的技术协议，并且比较分析了传统的几种串行总线标准和两种新型的高速串行总线标准的工作特性。根据高速串行总线标准IEEE1394宽带宽、通用和实时性好的特点，提出将IEEE1394应用到光电经纬仪实时视频图像传输中的方案构想。作为工程实现前的实验研究，对叁类具有IEEE1394接口的数字录像机和摄像机进行了视频图像传输实验，发现无压缩格式的按IEEE1394标准传输的数字视频图像(传输距离从4.5米到100米之间)，较原始模拟视频图像在几何位置信息上没有衰变，而在亮度、对比度、边缘清晰度这些方面有明显的优势；但是按DVCAM压缩格式(常见于SONY公司的系列产品，是5：1的DCT帧内压缩)压缩的数字视频图像，较原始模拟参照图像有明显的几何畸变。 为进一步研究这种畸变产生的原因，利用MATLAB的数字图像处理工具包和VISUAL C++开发的差影法程序对DCT压缩给图像像元位置信息带来的影响进行了实验和分析，发现在压缩比为4的情况下，有明显的1个像元以上的几何畸变。 中国科学院长春光机与物理研究所博士学位论文据此提出了不同于传统的仅用均方误差(MSE)和峰值信噪比(PSNR)来评价图像灰度辐射畸变的新思路，补充了对压缩图像几何畸变的定量描述。这对于基于图像的测量跟踪系统中数字图像传输方式的选择，以及评价压缩解压算法对测量精度的影响有重要意义。为今后系统的开展高速串行数字图像传输进行了前瞻性研究，奠定了实验基础。
陈伟, 宋燕星[2]2008年在《基于LVDS技术的高速数字图像传输系统》文中进行了进一步梳理在数字图像传输系统及其他相关应用领域,数据处理后都有着巨大的数据量,如何实现实时传输成为瓶颈问题,而LVDS在高速数据传输中具有巨大优势,基于此,提出了基于LVDS技术的数字图像传输系统,并给出了LVDS与FPGA的接口电路设计方法。该数字图像传输系统采用FPGA实现并行数据到串行数据的转换,并对得到的串行数据进行实时压缩后,通过USB2.0实现与上位机的通讯。其超高速和低功耗的优点,解决了传统数据传输的瓶颈问题,可用于多路并行输出的高速数字图像传输系统,每路的像素率可达40Mpixels/s。
张伟华[3]2011年在《基于千兆以太网的光电经纬仪分布式实时通讯系统的研究》文中指出光电测控系统是20世纪50年代后期发展应用的非常重要的靶场测量系统。光电经纬仪是光电测控系统中的主要测量设备,通过光学摄影、可见光/红外电视跟踪测量、激光/雷达测距等手段精确获得空中飞行目标的飞行轨迹和飞行姿态,具有测量精度高、可实时跟踪、直观性强(可记录目标图像)、抗干扰能力强等优点,是航空、航天和武器测控系统中重要的测量设备。在进行测量实验时,一般需要组织多台光电经纬仪以及引导雷达、弹道相机等辅助设备协同工作,组成光电测控系统,才能完成测量任务。目前,更多的仍然只是通过靶场的实验网络,采用传统的简单互连模式组建光电测控系统。随着以太网技术的发展,通过以太网将光电经纬仪及其辅助设备集成为先进合理的靶场光电测量系统是下一步发展的重点和方向。本文从以太网网络体系结构的角度出发,对以太网在光电测控系统中的应用进行了探讨。论文首先阐述了课题研究背景以及研究意义,对光电测控系统和以太网技术的发展情况进行了分析总结,对国内外在光电测控系统网络化方面的研究状况进行了概括。然后从通信时延组成、时延确定性分析、实时特性分析、网络拓扑结构设计、实时调度算法、软硬件实现与仿真等几个方面展开研究工作:分析了全双工交换式以太网的体系结构和工作原理,采用全双工交换式以太网建立了光电测控系统的拓扑结构,对光电测控系统通信过程中的时延组成进行了细致的研究,对通信过程中的所有时延分量进行了定性分析,研究得出影响系统时延的主要因素。针对时延主要分量,研究光电测控系统网络通信的时延上限,并得到了最大时延数学表达式。利用网络演算方法对基于交换式以太网的光电测控系统的时延进行确定性分析。针对光电测控系统的通信特点,建立了光电测控系统网络化的拓扑结构和通信模型,利用服务曲线理论计算通信系统提供给数据流的服务曲线,最后得到系统服务曲线、时延和缓存器大小的精确解析表达式。并能够用来分析整个网络在满足数据流性能要求情况下所能够承受的最大负载。根据光电测控系统中数据实时性要求的不同,对数据进行优先级分类,引入实时调度算法,对多个数据同时访问同一个节点时的产生的排队进行调度。降低高实时性数据的通信延迟,保证高实时性数据的实时要求,提高系统整体的实时性能。网络仿真是进行网络协议分析和结构设计的有效方法。OPNET就是网络仿真的主流软件之一。论文采用OPNET对研究的系统进行了建模与仿真,介绍了OPNET的发展状况,介绍了建模方法,给出了仿真结果。对论文中的理论和方法进行了仿真和实验研究,设计了通用的嵌入式设备千兆以太网接口接入模块和串口通信服务器,解决光电测控系统各个分系统的以太网络接入问题;设计了通讯协议,开发了光电测控系统图像数据网络传输模块,编写上位机软件实现了图像数据远程网络下载。通过上述硬件平台可以实现光电测控系统的网络化设计。
马腾[4]2011年在《OFDM数字无线图像传输系统的设计与实现》文中研究指明无线图像传输属于无线通信领域,在当今社会的军事和民用范围都有广泛的应用。从无线视频监控、智能机器人到空中无人机,无线图像传输都是不可或缺的关键技术。将数字信号处理与无线图像传输相结合,即数字无线图像传输,相对于传统的纯模拟图像系统有很多优点;再结合频谱利用率高、适合高速无线通信的OFDM技术,理论上解决了高清晰度数字图像的无线传输;同时利用FPGA实时性好和并行处理能力强的优点,使得数字无线图像传输成为现实。本文将数字信号处理、OFDM关键技术和FPGA硬件实现相结合,设计了一个基于OFDM的数字无线图像传输系统,并进行了上板测试和性能分析。本文的主要内容如下:1.介绍了数字无线图像传输系统的研究现状和OFDM技术基本原理。2.概括了OFDM系统的设计方案,并对OFDM发射和接收系统算法进行了仿真。3.分模块详细介绍了图像数据采集、图像数据存储、图像数据回传、图像数据数模转换以及图像数据VGA成像的FPGA实现。4.对本系统的各个模块都进行了在线测试,并对系统的误码率进行了分析。
韩魏[5]2014年在《基于FPGA的一种Camera Link高速图像传输系统设计》文中研究说明随着科学技术的不断进步，CMOS图像传感器的帧频和分辨率在不断提高，图像传输卡与成像系统之间的速度匹配问题显得越来越重要。Camera Link接口是一种高速传输图像数据的总线接口，它能够有效地解决图像传输卡与成像系统之间图像高速传输的问题。由于受到显示器显示范围的限制，大图像不能在一个显示器上完整的显示出来，本文正是基于Camera Link协议而设计了一种大图像的实时传输系统。本文提出了一种基于FPGA芯片的多显示器串联起来显示大图像的实时显示系统方案，该方案利用FPGA作为主控制器，设计了用于大图像传输的硬件电路和软件程序，其中主要包括用DDR2SDRAM芯片作为数据缓存单元，片上SDRAM作为乒乓缓存，进而将大图像数据平均分配为五路并通过Camera Link接口发送给上位机进行显示。最后对系统进行了功能仿真和板级测试，仿真和测试结果表明，该系统可以实现图像数据的高速传输。
李航[6]2014年在《基于FPGA和千兆以太网（GigE）的图像处理系统设计》文中研究表明图像处理系统目前已在工业检测、医疗探测、安防监控等多个领域中得到广泛应用,并且随着当今社会和科技的发展,图像处理系统的应用将会更加普遍,但同时对系统的要求也将更高,例如更低的功耗、更强大的功能、更快的运行速度等。为了适应图像处理系统的未来发展要求,本文研究设计了一种基于FPGA和千兆以太网(GigE)的图像处理系统。本文研究设计的图像处理系统是以高性能Stratix Ⅲ系列FPGA为核心处理器、以千兆以太网(GigE)为数据传输方式,系统包括图像采集部分、图像预处理、图像数据传输以及图像PC显示等四个部分。主要研究了图像处理系统下位机的软硬件设计。其中硬件设计主要包括系统电源模块、FPGA外围电路模块、图像采集接口模块、GigE传输模块、存储模块；软件设计包括基于Nios II处理器的SOPC子系统、用Verilog语言实现的图像采集和存储模块、用C语言实现的GigE应用接口程序和图像传输程序。本系统为高速电路,为了保证系统能正常高效稳定地运行,本文也研究了信号完整性的相关知识,并使用了Cadence PCB SI软件对高速器件DDR3SDRAM存储器的关键信号进行了信号完整性仿真分析,再将最优设计方案应用于本设计中。系统综合测试结果表明本系统可以高效实时地完成图像采集、传输等基本功能。
张龙[7]2011年在《紫外通信中视频图像的传输》文中研究说明紫外光通信作为一种新型的无线光通信技术,由于其自身的特点,具有保密性好、抗干扰能力强、全天候全方位性工作等特点。近几十年来,紫外光通信受到越来越多的重视,尤其适用在军事等涉密性高、短距离通信等领域。本文正是在紫外光通信的基础上,进行视频图像的传输设计。本设计的主要内容是基于DSP的嵌入式实时视频图像传输系统,DSP是选用TI公司的TMS320DM642,以此为核心处理器搭建硬件平台以完成视频图像的采集、处理、传输和显示工作。以摄像头为模拟视频信号采集输入,采用TVP5150和飞利浦的SAA7121H芯片进行A/D和D/A转换,利用EDMA实现对数字视频数据的搬运,利用DM642的视频口来控制输入和输出,从而完成视频采集、数字化处理、传输和显示的系统功能。基于DSP嵌入式系统的特点,系统具有丰富的外设接口和高度的可编程性,从而具有较好的灵活性和扩展性,以便应用在不同的环境下。将设计完成的嵌入式视频图像传输系统和紫外光通信系统结合起来,利用静态图像压缩标准中的JPEG标准对DSP中的数字图像信号进行压缩,然后选用串口作为传输接口和紫外光通信系统相连。在接收端同样利用串口将接收到的JPEG码流传输到PC机上,用VC++ 6.0设计接收端软件以接收码流,并进行解码和显示的工作,从而完成紫外光通信系统中视频图像的传输。
吴康华[8]2008年在《基于PERCLOS的驾驶疲劳检测系统设计》文中研究说明本论文介绍了基于PERCLOS的疲劳检测系统,阐述了驾驶疲劳产生的机理及目前世界上所研究的诸多疲劳检测方法,在此基础上,介绍了人眼检测方法的理论和实现,并设计了一种基于红外光源和红眼效应的人眼检测系统。本系统主要包括人脸图像的采集、传输和处理,从而在获得较为理想的人眼图像的基础上,实现人眼开闭合状态的判别,统计出PERCLOS值,达到疲劳检测的目的。系统中,人脸图像的采集主要由红外LED光源和OV9120CMOS图像传感器完成,通过对光源结构的特殊设计,获取较为理想的人脸图像;图像的传输部分采用USB2.0传输方式,选用了Cypress公司FX2系列的CY7C68013芯片实现人脸图像的USB2.0方式传输:图像在经过阈值处理后,采用PCA方法对人眼状态进行识别,并运用Kalman滤波器跟踪人眼以实现有效及时的检测。本论文主要分为四个部分详述了课题的内容。第一部分是对驾驶疲劳产生机理和检测方法的详细介绍;第二部分是对人眼检测系统的原理和结构介绍;第叁部分是基于CMOS和USB2.0的人脸图像的采集系统介绍:第四部分阐述了人眼识别方法以及PERCLOS判定。最后提出了项目的总结与展望。
郭帅[9]2007年在《基于FPGA的高速图像处理研究》文中指出实时图像处理技术在现代经济、国防方面有着广泛的应用。在图像制导的应用领域中,实时处理技术是研究的热点。VLSI技术的发展为数字图像实时处理技术提供了硬件基础。其中FPGA(现场可编程门阵列)的特点使其非常适合在图像处理中执行一些并行处理任务。本文分析了图像处理的特点及其基本的方法。针对目标识别,提出了全方向极大中值滤波算法,并对其数学统计特征进行了计算,对其有效性进行了证明。本文阐述了FPGA设计的基本原理和策略,初步研究了基于FPGA的图像处理的算法级并行结构。通过改进算法和优化结构,在合理地利用硬件资源的条件下,有效地挖掘出算法内在的并行性,采用流水线结构优化算法,提高了算法模块的处理速度。以工程应用为主导,在高速并行图像处理平台上,用FPGA实现了包括并行快速直方图统计、中值滤波、全方向极大中值滤波、均值滤波、9*9十字高通滤波、自适应分段线性对比度增强、sobel算子边缘检测、二值统计滤波、行连通目标标记在内的十余个硬件模块。并在FPGA上完成了cameralink接口、SDRAM控制器、图像保存等图像处理外围接口模块的设计。在模块设计的基础上,完成了用于不同特征目标的叁路图像处理流程,物理实现都达到了192MHz。对于1280*1024的16bit灰度图象,具有120c/s以上的处理能力。
参考文献：
[1]. 高速串行数字图像传输若干问题的应用研究[D]. 于涌. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2003
[2]. 基于LVDS技术的高速数字图像传输系统[J]. 陈伟, 宋燕星. 电子测量技术. 2008
[3]. 基于千兆以太网的光电经纬仪分布式实时通讯系统的研究[D]. 张伟华. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2011
[4]. OFDM数字无线图像传输系统的设计与实现[D]. 马腾. 电子科技大学. 2011
[5]. 基于FPGA的一种Camera Link高速图像传输系统设计[D]. 韩魏. 西安电子科技大学. 2014
[6]. 基于FPGA和千兆以太网（GigE）的图像处理系统设计[D]. 李航. 南京理工大学. 2014
[7]. 紫外通信中视频图像的传输[D]. 张龙. 中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心）. 2011
[8]. 基于PERCLOS的驾驶疲劳检测系统设计[D]. 吴康华. 浙江大学. 2008
[9]. 基于FPGA的高速图像处理研究[D]. 郭帅. 中国科学院研究生院（光电技术研究所）. 2007
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