CN206575499U - 一种基于fpga的实时数据采集与显示系统 - Google Patents
一种基于fpga的实时数据采集与显示系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于FPGA的实时数据采集与显示系统，它是由视频采集模块、存储模块、视频编码模块和显示模块四部分构成，视频采集模块通过CCD摄像机、数模转换处理器和Log算子模块进行图像信号数据的采集和处理；存储模块对采集的数字信号进行奇偶两场存储；视频编码模块通过FPGA根据色彩空间变换公式实现图像数据格式的转换；显示模块通过在FPGA控制下的串口通信模块实现图像在PC机上的显示。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于FPGA的实时数据采集与显示系统，具体涉及FPGA的处理控制及图像处理与显示的方法，本实用新型属于图像采集与处理领域，用于实时输出目标的图像信息。
背景技术
随着现代电子技术的飞速发展，基于傅里叶变换成像光谱仪对目标的实时探测与识别已成为目前光谱仪研究领域的热点之一，而实时光谱复原技术是有效解决该问题的关键。
傅里叶变换成像光谱仪利用干涉仪获得目标的干涉图，然后对干涉图的每一行进行傅里叶变换得到该行所对应的目标点的光谱信息。干涉仪系统是精密的光学仪器，价格高昂，实际工程应用中，一般采用可见光相机来模拟干涉仪系统，具体做法为利用图像处理系统采集一帧可见光图像，然后对可见光图像的每一行数据进行傅里叶变换来模拟光谱复原的过程。
成像光谱仪帧频高、信息量大，其光谱复原实时处理系统通常是以Fourier变换专用芯片或高速DSP器件为核心，但这种系统体积大，算法复杂，硬件处理电路升级困难，不便于移植和推广；而FPGA以其效率高、成本低、可重构性强等优势，在视频图像处理领域中扮演着越来越重要的角色。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供了一种基于FPGA的实时数据采集与显示系统，它是由视频采集模块、存储模块、视频编码模块和显示模块四部分构成；所述视频采集模块包括：CCD摄像机、数模转换处理器及Log算子模块；所述存储模块用于存储由解码作用后的数字视频信号；所述视频编码模块实现输出数据的格式转化；所述显示模块实现图像的显示；所述数模转换处理器与CCD摄像机及FPGA的IIC总线连接；所述Log算子模块与数模转换处理器连接；所述存储模块与视频采集模块连接；所述视频编码模块与存储模块连接；所述显示模块与视频编码模块连接。
在该基于FPGA的实时数据采集与显示系统中，所述数模转换处理器为SAA7113芯片，此芯片强大的功能和处理速度，可以很好的满足采集信号的需求。
在该基于FPGA的实时数据采集与显示系统中，所述Log边缘检测模块用硬件描述语言在FPGA上实现，从根本上提高了算法的执行速度，达到“实时采集、实时处理”及图像去噪、检测到较细边缘的效果。
在该基于FPGA的实时数据采集与显示系统中，所述存储模块采用SDRAM动态处理器，完成奇偶两场信号的存储。
在该基于FPGA的实时数据采集与显示系统中，所述视频编码模块为FPGA通过色彩空间变换公式实现数据格式由PAL制式到RGB565制式的转换。
在该基于FPGA的实时数据采集与显示系统中，所述显示模块通过串口通信模块在PC上实现图像显示，所述串口通信模块采用SP3232芯片与FPGA相互作用。
本实用新型提供的有益效果是基于FPGA实现的Log边缘检测算子实现对图像的处理，算法执行速度快，输出图像数据更精确。
附图说明
图1为本实用新型所涉及的一种基于FPGA的实时数据采集与显示系统的整体示意图。
图2为本实用新型所涉及的一种基于FPGA的实时数据采集与显示系统中数模转换处理器的原理图。
图3为本实用新型所涉及的一种基于FPGA的实时数据采集与显示系统中串口通信模块的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型所涉及的一种基于FPGA的实时数据采集与显示系统的整体示意图。系统主要由视频采集模块、存储模块、视频编码模块和显示模块组成。采集模块主要包括CCD摄像机与SAA7113芯片和FPGA的IIC总线连接，IIC总线先对芯片SAA7113进行初始化配置，CCD摄像机采集的PAL制式的电视视频信号经过解码芯片SAA7113的处理输出ITU656，YUV422格式的数字视频数据，该数字信号经过在FPGA上的Log算子模块的处理达到图像平滑、增强、检测并定位的效果，再经FPGA分离模块的作用，数字视频信号分奇场FIFO和偶场FIFO两场存储。存储模块采用开发板内嵌的K4S281632O-LC75来存储。视频编码模块由FPGA按色彩空间变换公式把输出FIFO中的数据转换成RGB565格式。显示模块在串口通信模块与FPGA的相互作用下最终在PC机上实现图像显现。
图2为本实用新型数模转换处理器的原理图。FPGA控制模块通过简洁的IIC总线与采样控制器连接可方便地构成图像采集系统。FPGA控制模块先对SAA7113芯片进行初始化处理，再用软件的方式控制SAA7113进行图像数据的采集。SAA7113支持4路模拟视频信号输入，采用+3.3V供电，外接24.576MHz晶体，SAA7113通过VPO总线、RTS0、RTS1、SAA7113RST、串行时钟线SCL、串行数据线SDA与FPGA芯片进行通信。IIC总线通过数据线SDA和时钟线SCL对SAA7113芯片进行操作。
图3为本实用新型串口通信模块的原理图。串口通信模块采用SP3232芯片，通过232_RXD、232_TXD与FPGA芯片连接进行操作。
本实用新型采用基于FPGA的实时数据采集与显示处理方法，各部分协调运行，能够实时输出目标的图像信息。Log边缘检测算法用硬件描述语言在FPGA上实现，从根本上提高了算法的执行速度，达到“实时采集、实时处理”及图像去噪、检测到较细边缘的效果。另外，图像在PC上显示，可以方便观察人员进行操作。
Claims (3)
1.一种基于FPGA的实时数据采集与显示系统，包括CCD摄像机、数模转换处理器、Log算子模块、存储模块、串口通信模块及FPGA控制模块，其特征在于：通过基于FPGA的Log算子边缘检测模块对采集的数字信号进行处理，经过格式的转换最终在PC上得到显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的实时数据采集与显示系统，其特征在于：所述存储模块为由开发板内嵌的K4S281632O-LC75来实现存储。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的实时数据采集与显示系统，其特征在于：所述串口通信模块为SP3232芯片。
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| CN113542550B (zh) * | 2021-06-09 | 2023-07-07 | 重庆电子工程职业学院 | 一种基于fpga的高速图像采集系统 |
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