论文部分内容阅读
随着嵌入式技术和图像处理技术的快速发展,基于嵌入式的图像传输技术成为目前电子技术领域重要的研究课题之一,在军事、工业、农业、医学等领域都得到了广泛的应用。在嵌入式技术中,Zynq可扩展处理平台是一种新近发展的系统平台技术,它在一片芯片中集成了大规模可编程逻辑器件(FPGA)、低功耗高性能先进RISC处理器(ARM)和两者的互连总线,因此同时具备FPGA技术和ARM技术的优点,具有广阔的应用前景。为了满足图像采集、传输、处理等系统高集成度、非压缩、大数据量的需求,论文在Zynq可扩展处理平台上设计并实现了高速嵌入式数字图像传输系统。与传统的在PC机+处理板卡上构建的数字图像传输系统相比,由于Zynq平台内部集成了可编程逻辑和处理器系统,可以方便的实现两者所需的功能,所以在Zynq平台上实现的数字图像传输系统具有功耗低、性能稳定、体积小、性价比高等特点。与基于传统分离式的ARM芯片+FPGA芯片的数字图像传输系统相比,Zynq平台内部的高速互联结构既简化了系统的搭建,又使嵌入式系统的设计和实现变得更加灵活,同时也有利于提高图像的处理与传输速度。论文充分利用软硬件协同设计技术,以及Zynq平台内部互联总线集成度高、速度快、接口丰富等优势,将数字图像数据的采集、传输、处理等功能集成到Zynq平台,能够满足当前图像传输系统的功能和性能要求。论文在Zynq平台上设计并实现的数字图像传输系统,可以根据外部输入命令通过USB接口摄像头采集数字图像,实现数据的本地存储和高速处理,并可以通过千兆以太网将数据传送至远程终端。论文对系统的软硬件模块及接口总线进行了合理的设计,简化了系统的设计难度,减少了系统的资源消耗,增加了系统中软硬件的数据交互速度;论文采用USB摄像头进行图像数据采集,为系统提供了稳定可靠的数据来源,有利于系统的维护,提高了系统的通用性;论文在可编程逻辑部分对中值滤波算法进行了改进,改进的中值滤波方法在有效提高图像数据质量的同时也提高了图像的处理速度,降低了系统处理器的利用率,为远程终端对图像数据的进一步处理和使用提供了条件;论文采用千兆以太网技术实现了图像数据的远距离高速传输,有效的提高了数据的传输带宽,满足了数字图像传输系统的发展需求;通过可编程逻辑实现的VGA/HDMI显示模块以及在处理器部分实现的控制软件,使系统具有良好的人机交互界面,也保证系统中各个模块的有序工作。论文对设计、实现的基于Zynq的嵌入式数字图像传输系统进行了长时间的测试验证,实验数据表明,系统能够很好的完成图像数据的采集、处理与传输任务。经测试,论文设计、实现的图像处理模块能够有效提高图像质量、减小图像采集过程中引起的噪声,数据传输模块的最大传输速率可以达到450Mbps,满足目前大部分情况下数字图像传输的要求,具有较好的研究意义和工程应用价值。