基于FPGA的嵌入式彩色图像检测系统
摘 要:针对传统彩色图像检测设备体积过大,而新一代摄像头在实时性和功耗上的缺欠,提出了基于内嵌高速RISC内核的FPGA作为主处理芯片的新一代网络摄像头的设计思路.介绍了CMOS图像传感器、图像数据采集和处理模块、以太网通信模块的工作原理和特性.文章侧重精密测试领域的要求,论述了图像处理的关键技术和算法,并以糖果生产检测项目实例对该摄像头进行了测试,其结论证明该摄像头在检测精度,尤其在处理速度上完全满足测试要求.
关键词:PPC405GP;图像传感器;FPGA流水线
随着国内自动化生产技术的飞速发展,低效率的目视检测和低精度的LED检测已远远无法满足高速的自动化生产线的要求.于是越来越多的生产线开始采用机器视觉检测系统.现有的机器视觉检测系统分为两种:基于PC-摄像头体系机器视觉系统以及嵌入式机器视觉系统.前者历史较长,通过采用图像处理加速板卡和数字摄像头,可以实现令人满意的实时性和准确性.不过庞大的体积和昂贵的价格限制了此类系统的使用范围.现有的嵌入式机器视觉系统通过DSP处理器和CMOS图像传感器这种组合架构,在较低成本的基础上实现了灰度图像信号的实时处理.但是,在彩色图像处理能力上大多只能完成30万像素图像的准实时处理,对于更高分辨率的图像实时处理则难以胜任.同时,动辄上吉赫处理频率的DSP处理器意味着工作时候的功耗和温度将相当惊人,这限制其应用的一个主要原因.
为了同时满足低处理频率,即低功耗,和高处理速度的要求,只有将图像处理部分硬件化,而费用花费最少的方案自然是采用FPGA.由于市场上最大的两家FPGA生产商,XILINX和ALTERA都推出了内嵌高速RISC内核和数字信号处理单元的大容量FPGA.因此,利用此类FPGA可以开发出实现高速图像处理的SOC系统,不但可以满足300万以上像素的彩色图像实时处理能力,而且会大大减小系统的体积又同时保证较低的功耗.本方案则采用了XILINX公司的Vertex2Pro20(以下简称V2P20).
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关键词:PPC405GP;图像传感器;FPGA流水线
随着国内自动化生产技术的飞速发展,低效率的目视检测和低精度的LED检测已远远无法满足高速的自动化生产线的要求.于是越来越多的生产线开始采用机器视觉检测系统.现有的机器视觉检测系统分为两种:基于PC-摄像头体系机器视觉系统以及嵌入式机器视觉系统.前者历史较长,通过采用图像处理加速板卡和数字摄像头,可以实现令人满意的实时性和准确性.不过庞大的体积和昂贵的价格限制了此类系统的使用范围.现有的嵌入式机器视觉系统通过DSP处理器和CMOS图像传感器这种组合架构,在较低成本的基础上实现了灰度图像信号的实时处理.但是,在彩色图像处理能力上大多只能完成30万像素图像的准实时处理,对于更高分辨率的图像实时处理则难以胜任.同时,动辄上吉赫处理频率的DSP处理器意味着工作时候的功耗和温度将相当惊人,这限制其应用的一个主要原因.
为了同时满足低处理频率,即低功耗,和高处理速度的要求,只有将图像处理部分硬件化,而费用花费最少的方案自然是采用FPGA.由于市场上最大的两家FPGA生产商,XILINX和ALTERA都推出了内嵌高速RISC内核和数字信号处理单元的大容量FPGA.因此,利用此类FPGA可以开发出实现高速图像处理的SOC系统,不但可以满足300万以上像素的彩色图像实时处理能力,而且会大大减小系统的体积又同时保证较低的功耗.本方案则采用了XILINX公司的Vertex2Pro20(以下简称V2P20).
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