隨著數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展和完善，數(shù)字圖像處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、生物醫(yī)療、電信等領(lǐng)域。實際應(yīng)用中能夠運行復(fù)雜靈活的圖像處理算法和大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)傳輸處理能力成為圖像處理平臺穩(wěn)定運行的前提，而系統(tǒng)實時性、體積、功耗等因素也至關(guān)重要。傳統(tǒng)數(shù)字圖像處理平臺大多采用通用PC機、高速圖像采集卡和基于VC++的軟件平臺來實現(xiàn)，但很難滿足當(dāng)前對系統(tǒng)體積、功耗和實時性要求。因此這里提出的基于DSP和FPGA的通用圖像處理平臺，充分發(fā)揮FPGA靈活性強和DSP運算速度快、尋址方式靈活的優(yōu)點，更好地提高圖像處理系統(tǒng)的集成度，降低系統(tǒng)功耗，并滿足實時性要求。
1高速圖像處理平臺的工作原理
為實現(xiàn)高速圖像的實時處理，該系統(tǒng)采用DSP和FPGA線性流水線陣列結(jié)構(gòu)，將FPGA可在通用接口設(shè)計和簡單信號處理等方面的優(yōu)點與DSP的快速數(shù)字信號處理能力相結(jié)合，充分發(fā)揮這兩者的優(yōu)點。該系統(tǒng)主要由DSP和FPGA的子系統(tǒng)構(gòu)成，為保證大量圖像數(shù)據(jù)流快速穩(wěn)定通訊，DSP與FPGA間通過外擴的SDRAM實現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)交換。DSP子系統(tǒng)則實現(xiàn)較為復(fù)雜的圖像處理算法，并提供圖像存儲功能。而FPGA子系統(tǒng)完成CCD傳感器圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理以及微控制器通用接口功能。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。CCD傳感器輸入的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)FPGA預(yù)處理后，將數(shù)據(jù)傳送至DSP，DSP對輸入數(shù)據(jù)進行實時圖像處理，并將處理后的圖像通過EMIF接口發(fā)送并保存至外擴SDRAM。同樣，F(xiàn)PGA也能夠讀取外擴SDRAM的圖像數(shù)據(jù)，通過VGA接口實時顯示。對于少量數(shù)據(jù)流，如系統(tǒng)參數(shù)或圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠鹬剐畔⒌龋瑒t通過SPI接口實現(xiàn)。DSP子系統(tǒng)內(nèi)部擴展有SD卡接口和USB主機接口，主要用于圖像數(shù)據(jù)的存儲和傳輸?shù)?。FPGA子系統(tǒng)外擴的主要接口包括：I2C、SPI、UART、PS/2和VGA等接口，用于系統(tǒng)升級和調(diào)試，提高系統(tǒng)通用性。
系統(tǒng)硬件設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想，將整個系統(tǒng)分為DSP子系統(tǒng)和FPGA子系統(tǒng)。這兩者間的數(shù)據(jù)交換通過雙端口RAM方式實現(xiàn)。
