基本信息
- 項目名稱：
- 基于ARM+FPGA的視頻數(shù)據(jù)采集裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品設計了基于32位ARM7+FPGA的圖像處理硬件平臺和基于μCOS-II 實時操作系統(tǒng)的圖像處理軟件平臺，以低廉的成本和良好的實時性實現(xiàn)了高速圖像處理。 系統(tǒng)利用FPGA強大并行性、可重構(gòu)特性以及其豐富的邏輯資源，做數(shù)據(jù)量大，計算復雜度簡單的圖像處理；利用ARM7其強大的計算能力來處理計算復雜度高、數(shù)據(jù)量小的圖像處理。本裝置成本低、體積小、實時性高、有可重構(gòu)性，有著非常好的產(chǎn)業(yè)化前景。
- 詳細介紹：
- 1原理：現(xiàn)代化生產(chǎn)和科學研究對圖像采集系統(tǒng)的要求日益提高，傳統(tǒng)的圖像處理平臺成本高、實時性低、處理功能簡單，不能很好的滿足用戶多樣化的應用要求。故本作品設計了基于32位的ARM7+FPGA的圖像處理平臺。 2創(chuàng)新點： (1)系統(tǒng)利用FPGA強大并行特性、可重構(gòu)特性以及豐富的邏輯資源，做數(shù)據(jù)量大，計算復雜度簡單的圖像處理，比如格式轉(zhuǎn)換和圖像灰度化，中值濾波等。 (2)利用ARM7其強大的計算能力來處理計算復雜度高、數(shù)據(jù)量小的圖像處理，比如邊沿檢測，輪廓提取等。 3關(guān)鍵技術(shù)：本作品設計了基于32位的ARM7+FPGA的圖像處理硬件平臺,和基于μCOS-II實時操作系統(tǒng)的圖像處理軟件平臺，以低廉的成本和良好的實時性實現(xiàn)了高速圖像處理。 4市場前景： 本裝置成本低、體積小、實時性高、有可重構(gòu)性，有著非常好的產(chǎn)業(yè)化前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本作品以低成本的32 位的ARM7單片機＋FPGA 架構(gòu)，在μCOS-II 實時操作系統(tǒng)環(huán)境下設計了嵌入式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，創(chuàng)新點在于提出圖像處理的“CMOS攝像頭+FPGA+ARM”體系的可行性，并用硬件系統(tǒng)實現(xiàn)；使用FPGA作為系統(tǒng)的控制中心，實現(xiàn)圖像的采集和處理，減少了硬件器件的使用，實現(xiàn)了系統(tǒng)小型化；充分利用FPGA內(nèi)部豐富的邏輯資源，實現(xiàn)簡單的預處理功能，減輕了ARM進行高級處理時的負擔。
科學性、先進性
- 本系統(tǒng)對于圖像底層處理，在高速圖像采集系統(tǒng)中用FPGA 實現(xiàn)，采用HDL 編寫圖像處理算法，HDL 設計靈活、編程方便，易于在FPGA 中實現(xiàn)并行運算和流水線結(jié)構(gòu)；對于圖像高層處理，由ARM 單片機軟件實現(xiàn)，基于ARM＋FPGA 架構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，體積小，成本低，能滿足一般工業(yè)控制場合的應用要求。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 可以
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 1.具有標準VGA 視頻數(shù)據(jù)輸出接口，可以方便地連接標準的顯示器，實現(xiàn)。采集的視頻數(shù)據(jù)直接顯示。 2.可以采用USB 接口的移動存儲器存儲采集的數(shù)據(jù)。 3.具有以太網(wǎng)接口，可以方便地連接互聯(lián)網(wǎng)及局域網(wǎng)，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡傳輸。 4.具有PS/2 接口，可以熱拔插計算機標準鍵盤及鼠標。便于用戶操作設置系統(tǒng)。 5.圖像數(shù)據(jù)處理速度達到26fps＠640×480。
同類課題研究水平概述
- 1.圖像采集卡+PC 2. USB攝像頭+PC 3. USB攝像頭+ARM 4. CMOS+ARM 5. CMOS+FPGA+DSP 6. CMOS+FPGA+ARM 7. CCD+FPGA+ARM 方案1 PC機使用的要求比較高，并且處理效率一般，成本比較大。但實現(xiàn)容易，適合要求不高的一般領域。 方案2、3使用USB接口，能夠方便設備的安裝，但是由于USB攝像頭采集的分辨率低，質(zhì)量差，比較適合于安裝調(diào)試方便，但對質(zhì)量要求不高的領域。 方案4 用ARM直接接收來自攝像頭的數(shù)據(jù)，同時進行處理，對ARM來說是一種負擔，不推薦使用。 方案5、6 則用于高速度，并且對體積和功耗都有較高要求的圖像采集和處理系統(tǒng)中，采集系統(tǒng)幾乎全部的邏輯運算和控制都可以交給FPGA來完成，并且可以同時完成圖像處理部分的底層算法；DSP則在數(shù)字信號處理方面有優(yōu)秀的表現(xiàn)；ARM作為一款32位處理器，能夠進行高級階段的各種算法與控制，能夠滿足用戶的要求。 方案7 CCD采集得來的圖像數(shù)據(jù)的分辨最高，且速度最快，但是本系統(tǒng)對圖像的要求暫時不需要求達到很高的標準，所以暫不考慮。
