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题名:
空间光通信中基于FPGA的图像处理系统应用研究
作者: 汪滴珠
学位类别: 硕士
答辩日期: 2011-05
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 何 培 龙
关键词: 空间光通信 ; FPGA ; 图像处理 ; 信标光 ; 高帧频
学位专业: 信号与信息处理
中文摘要: 本论文主要完成空间光通信ATP系统中信标光图像的处理,得出信标光的位置坐标信息。根据ATP系统的高精度和高实时性要求,建立了适于ATP系统的图像处理子系统,实现信标光图像的高帧频实时提取,完成了信标光的快速精确定位。
针对信标光图像的噪声特点和图像特征,通过对不同的图像处理算法的比较分析,确定了形态学滤波算法作为图像预处理方法,采取了阈值分割与连通域标记相结合的方法消除复杂背景中的干扰光斑信号,提取出目标,利用形心算法计算出信标光斑位置坐标。实现结果表明,对于典型的空间ATP系统中信标光目标,该方法能有效的将目标从各类噪声背景中分离出来,并能准确的得出目标坐标位置。
针对系统高实时性要求且结合图像处理算法特点,提出了基于FPGA的图像处理系统的设计方案,介绍了系统各单元功能和特点。
按照图像处理算法的FPGA实现的模块化和流水线设计思想,提出了图像处理算法FPGA实现方案和适于FPGA实现的连通域快速标记算法。利用FPGA实现了形态学滤波、连通域标记、目标提取、形心计算算法,并且实现了I2C总线控制器的设计,完成了对视频显示控制芯片CH7301C的初始化配置,同时还实现了VGA时序控制,波门和字符叠加显示的设计。采用Matlab和Modelsim软件搭建了图像处理算法的混合仿真平台。经仿真实验,验证了图像处理算法的FPGA实现的可行性以及逻辑和时序设计的正确性。通过具体实验验证了信标光斑高帧频实时处理的正确性及波门、坐标位置和汉字字符的正确显示。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/585
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汪滴珠. 空间光通信中基于FPGA的图像处理系统应用研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011.
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