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多分辨率圖像實時采集系統的FPGA邏輯設計

摘要：提出了一種基于FPGA的實時、多分辨率圖像采集系統的控制邏輯設計方案；并對其中的圖像數據預處理和幀存乒乓刷新機制這兩個關鍵技術進行了闡述；為了驗證圖像采集系統在整個圖像處理系統中所起的作用，還對圖像壓縮系統的幀率進行了比較實驗。實驗結果表明，設計并實現的圖像采集系統不僅運行穩定，而且顯著提高了圖像處理系統的整體性能。

關鍵詞：FPGA 圖像采集 圖像壓縮

隨著數字多媒體技術的不斷發展，數字圖像處理技術被廣泛應用于可視電話、電視會議、監控系統等各種民用、商用及工業生產領域中。但在這些數字圖像處理系統中，一個突出的問題就是數據量龐大，特別是在圖像幀率及分辨率要求比較高的場合下，僅用專用的視頻壓縮芯片（Video ASIC）、專用的視頻信號處理器(Video DSP)或通用的高性能數字信號處理芯片（DSP），均無法獲得令人滿意的效果。為此，人們提出了多種解決方案，其中比較有代表性的方案有以下兩種：

一是在中央控制器的調度下，兩片或多片圖像處理主芯片并行對圖像進行處理。

二是整個圖像處理系統由圖像采集系統和圖像壓縮系統組成，其中圖像采集系統負責接收原始的圖像數據并對其進行一定的預處理；圖像壓縮系統負責接收圖像采集系統預處理后的數據并進行壓縮。

本文將基于第二種方案，分析其中圖像采集系統的控制邏輯設計思想；并結合圖像壓縮算法的需求，著重介紹圖像數據預處理的控制流程及實現方法；最后通過實驗，對預處理前后圖像處理系統的效率進行比較分析。

1 圖像采集系統的結構及工作原理

本文以高性能、高集成度、低功耗系列FPGA作為核心部件，利用FPGA的在系統可編程以及控制邏輯實現方式靈活等特點，設計出圖像采集系統。