本實用新型涉及一種基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)，具體涉及FPGA的處理控制及圖像處理與顯示的方法，本實用新型屬于圖像采集與處理領(lǐng)域，用于實時輸出目標(biāo)的圖像信息。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，基于傅里葉變換成像光譜儀對目標(biāo)的實時探測與識別已成為目前光譜儀研究領(lǐng)域的熱點之一，而實時光譜復(fù)原技術(shù)是有效解決該問題的關(guān)鍵。

傅里葉變換成像光譜儀利用干涉儀獲得目標(biāo)的干涉圖，然后對干涉圖的每一行進行傅里葉變換得到該行所對應(yīng)的目標(biāo)點的光譜信息。干涉儀系統(tǒng)是精密的光學(xué)儀器，價格高昂，實際工程應(yīng)用中，一般采用可見光相機來模擬干涉儀系統(tǒng)，具體做法為利用圖像處理系統(tǒng)采集一幀可見光圖像，然后對可見光圖像的每一行數(shù)據(jù)進行傅里葉變換來模擬光譜復(fù)原的過程。

成像光譜儀幀頻高、信息量大，其光譜復(fù)原實時處理系統(tǒng)通常是以Fourier變換專用芯片或高速DSP器件為核心，但這種系統(tǒng)體積大，算法復(fù)雜，硬件處理電路升級困難，不便于移植和推廣；而FPGA以其效率高、成本低、可重構(gòu)性強等優(yōu)勢，在視頻圖像處理領(lǐng)域中扮演著越來越重要的角色。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于，提供了一種基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)，它是由視頻采集模塊、存儲模塊、視頻編碼模塊和顯示模塊四部分構(gòu)成；所述視頻采集模塊包括：CCD攝像機、數(shù)模轉(zhuǎn)換處理器及Log算子模塊；所述存儲模塊用于存儲由解碼作用后的數(shù)字視頻信號；所述視頻編碼模塊實現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)化；所述顯示模塊實現(xiàn)圖像的顯示；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換處理器與CCD攝像機及FPGA的IIC總線連接；所述Log算子模塊與數(shù)模轉(zhuǎn)換處理器連接；所述存儲模塊與視頻采集模塊連接；所述視頻編碼模塊與存儲模塊連接；所述顯示模塊與視頻編碼模塊連接。

在該基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)中，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換處理器為SAA7113芯片，此芯片強大的功能和處理速度，可以很好的滿足采集信號的需求。

在該基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)中，所述Log邊緣檢測模塊用硬件描述語言在FPGA上實現(xiàn)，從根本上提高了算法的執(zhí)行速度，達到“實時采集、實時處理”及圖像去噪、檢測到較細邊緣的效果。

在該基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)中，所述存儲模塊采用SDRAM動態(tài)處理器，完成奇偶兩場信號的存儲。

在該基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)中，所述視頻編碼模塊為FPGA通過色彩空間變換公式實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式由PAL制式到RGB565制式的轉(zhuǎn)換。

在該基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)中，所述顯示模塊通過串口通信模塊在PC上實現(xiàn)圖像顯示，所述串口通信模塊采用SP3232芯片與FPGA相互作用。

本實用新型提供的有益效果是基于FPGA實現(xiàn)的Log邊緣檢測算子實現(xiàn)對圖像的處理，算法執(zhí)行速度快，輸出圖像數(shù)據(jù)更精確。

附圖說明

圖1為本實用新型所涉及的一種基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)的整體示意圖。

圖2為本實用新型所涉及的一種基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)中數(shù)模轉(zhuǎn)換處理器的原理圖。

圖3為本實用新型所涉及的一種基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)中串口通信模塊的原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細說明。

圖1為本實用新型所涉及的一種基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)的整體示意圖。系統(tǒng)主要由視頻采集模塊、存儲模塊、視頻編碼模塊和顯示模塊組成。采集模塊主要包括CCD攝像機與SAA7113芯片和FPGA的IIC總線連接，IIC總線先對芯片SAA7113進行初始化配置，CCD攝像機采集的PAL制式的電視視頻信號經(jīng)過解碼芯片SAA7113的處理輸出ITU656，YUV422格式的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，該數(shù)字信號經(jīng)過在FPGA上的Log算子模塊的處理達到圖像平滑、增強、檢測并定位的效果，再經(jīng)FPGA分離模塊的作用，數(shù)字視頻信號分奇場FIFO和偶場FIFO兩場存儲。存儲模塊采用開發(fā)板內(nèi)嵌的K4S281632O-LC75來存儲。視頻編碼模塊由FPGA按色彩空間變換公式把輸出FIFO中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB565格式。顯示模塊在串口通信模塊與FPGA的相互作用下最終在PC機上實現(xiàn)圖像顯現(xiàn)。

圖2為本實用新型數(shù)模轉(zhuǎn)換處理器的原理圖。FPGA控制模塊通過簡潔的IIC總線與采樣控制器連接可方便地構(gòu)成圖像采集系統(tǒng)。FPGA控制模塊先對SAA7113芯片進行初始化處理，再用軟件的方式控制SAA7113進行圖像數(shù)據(jù)的采集。SAA7113支持4路模擬視頻信號輸入，采用+3.3V供電，外接24.576MHz晶體，SAA7113通過VPO總線、RTS0、RTS1、SAA7113RST、串行時鐘線SCL、串行數(shù)據(jù)線SDA與FPGA芯片進行通信。IIC總線通過數(shù)據(jù)線SDA和時鐘線SCL對SAA7113芯片進行操作。

圖3為本實用新型串口通信模塊的原理圖。串口通信模塊采用SP3232芯片，通過232_RXD、232_TXD與FPGA芯片連接進行操作。

本實用新型采用基于FPGA的實時數(shù)據(jù)采集與顯示處理方法，各部分協(xié)調(diào)運行，能夠?qū)崟r輸出目標(biāo)的圖像信息。Log邊緣檢測算法用硬件描述語言在FPGA上實現(xiàn)，從根本上提高了算法的執(zhí)行速度，達到“實時采集、實時處理”及圖像去噪、檢測到較細邊緣的效果。另外，圖像在PC上顯示，可以方便觀察人員進行操作。