● 摘要
随着信号处理技术的发展，实时图像处理得到了广泛应用。面对图像处理的巨大计算量，多DSP并行处理成为一种必然。论文研究了并行处理系统的工作原理，实现了基于DSP+FPGA结构的图像处理机的设计。系统的主处理器选择了两片浮点DSP-TMS320C6701,并行处理能力达到2GFLOAPS。DSP之间通过FIFO缓存实现通信，FIFO在FPGA内部编程实现。DSP负责完成图像处理，参数提取；FPGA完成接口控制和图像预处理。系统提供了RS232接口，与红外相机之间进行通信。通过CAN总线接口，可与控制平台进行数据交互。文中给出了硬件的具体设计方案，描述了硬件的性能参数，详细介绍了原理图、PCB的设计过程及设计中要注意的问题。系统性能可靠，具有良好的可扩展性。在系统的功能设计方面，根据所选器件的特点，利用相关开发工具对DSP和FPGA进行了设计。DSP的设计首先是图像数据的DMA传输，介绍了C6000系列DSP的DMA特点和工作原理，给出了DMA传输的实现方法。然后介绍RS232接口的通信方法，以及测试过程和结果。最后研究了C6701芯片的配置和加载方式，主要介绍了FLASH加载的实现。在FPGA部分主要包括FIFO的原理和实现、SDRAM控制器的设计方案和实现方法。最后给出了DSP以及FPGA的硬件调试方法和操作步骤，并对调试过程中可能遇到的问题进行了分析。论文分析了红外图像的特点，针对红外图像的主要缺陷，论证了对红外图像进行预处理的必要性。本文在对红外图像进行预处理时，首先介绍了直方图增强算法；将经典的直方图均衡、基于平台的直方图均衡及其改进算法进行了分析和仿真比较，得出了几种方法处理的差异和硬件实现上的问题。然后介绍了常用的图像边缘检测算法，主要包括三种一阶微分算子—sobel算子、robert算子和prewitt算子，另外介绍了Laplace算子和Canny算子。对上述算法进行了仿真对比，分析了不同算法的适用场合以及硬件实现方法。