基于FPGA+ARM的图像动态检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于FPGA+ARM的图像动态检测系统及方法，系统包括COMS采集电路、zynq处理电路和HDMI显示电路；COMS采集电路与摄像头连接，用于视频采集，形成数字图像，然后将信号传给zynq处理电路；Zynq处理电路包含FPGA部分和ARM部分，FPGA部分用于信号接收和传输，将边缘检测算法做成IP核放入FPGA部分；ARM部分存储插帧法；HDMI显示电路与显示器连接，用于显示视频。本发明专利技术基于FPGA和ARM，实现图像的快速采集与处理。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA+ARM的图像动态检测系统及方法
本专利技术涉及数字图像采集处理技术，特别是一种基于FPGA+ARM的图像动态检测系统及方法。
技术介绍
随着科技的快速发展，数字图像的采集与处理系统在科学研究、工业生产与日常生活等领域的应用越来越广泛。在当今的消费市场上，具有图像显示功能的电子产品也越来越多，包括可视电话、数码相机、门禁系统和安防监控系统等。目前数字图像采集处理技术朝着实时性、大容量、小型化等方向发展，由于用一般的软件实现的图像处理算法数据量大，实现起来比较慢，实时性较低，基于嵌入式的图像采集和处理越来越普遍。现有基于嵌入式的图像采集和处理系统大多以STM32F427CPU为核心，集成OV7725摄像头芯片，图像采集卡速度慢，处理功能简单，系统可靠性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于FPGA+ARM的图像动态检测系统及方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于FPGA+ARM的图像动态检测系统，包括COMS采集电路、zynq处理电路和HDMI显示电路；COMS采集电路与摄像头连接，用于视频采集，形成数字图像，然后将信号传给zynq处理电路；Zynq处理电路包含FPGA部分和ARM部分，FPGA部分用于信号接收和传输，将边缘检测算法做成IP核放入FPGA部分；ARM部分存储插帧法，用于检测移动物体并进行定位；HDMI显示电路与显示器连接，用于显示视频。一种基于FPGA+ARM的图像动态检测方法，包括以下步骤：(1)搭建FPGA电路添加ZYNQ7ProcessingSystemIP,使S_AXI_HP0_Interface的接口有效，使能Uart端口，设置两个时钟，一个用于外设的寄存器读写和控制；另一个作为视频图像数据流的时钟，用于高速数据传输；配置DDR3芯片，用于寄存数据；设置16个中断；添加VDMAIP，设置LineBufferDepth为4096；选择GenLockMode项为Master；添加axis_subset_converterIP，将32位AXI4_Stream数据转换为24位；使能TSTRB和TLAST；添加常量constantIP，为axis_subset_converterIP提供高电平，使之一直处于工作状态；添加边缘检测hls_sobelIP,扣出图像边缘；添加axi4s_vid_outIP,产生视频信号和控制信号，将axi4_Stream的数据转换成Video格式的视频图像输出；添加时序控制v_tcIP,为axi4s_vid_outIP提供时序，生成正确的video时序；添加rbg2dviIP，将RGB的video信号变成差分的TMDS信号，输出到HDMI接口上，驱动HDMI显示video的图像；添加axi_dynclkIP,产生video的像素时钟和串行时钟信号；添加aix_gpioIP，作为HDIM的hotplug信号HPD；HPD信号为输入；添加常量constantIP，一直输出高电平来控制HDMI电源的输出为HDMI显示设备；添加concatIP，作为中断；(2)ARM编程：搭建FPGA电路后，调用插帧法函数；数据从摄像头获得，存储在DDR3中，信号经过帧差法处理后，从HDIM输出。本专利技术与现有专利技术相比，其显著优点为：(1)FPGA并行处理，因此速度快，适合于高速场合；ARM功能丰富、开发简单；(2)将边缘检测封装成IP核，放在FPGA电路中；将插帧法编写在ARM中。下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。附图说明图1为基于FPGA+ARM的图像动态检测系统原理框图。图2为插帧法的matlab仿真图。具体实施方式图像采集是图像处理和视频信号处理系统的前端部分，图像采集在安防、监控、远程抄表和工业控制等多个领域都有着广泛的应用。本专利技术提出一种基于FPGA+ARM的图像动态检测系统及方法，实现图像的快速采集与处理。结合图1，本专利技术的一种基于FPGA+ARM的图像动态检测系统，包括COMS采集电路、zynq处理电路和HDMI显示电路；COMS采集电路与摄像头连接，用于视频采集，形成数字图像，然后将信号传给zynq处理电路；Zynq处理电路包含FPGA部分和ARM部分，FPGA部分用于信号接收和传输，将边缘检测算法做成IP核放入FPGA部分；ARM部分存储插帧法，用于检测移动物体并进行定位；HDMI显示电路与显示器连接，用于显示视频。本专利技术还提供一种基于FPGA+ARM的图像动态检测方法，包括以下步骤：(1)搭建FPGA电路添加ZYNQ7ProcessingSystemIP,使S_AXI_HP0_Interface的接口有效，使能Uart端口，设置两个时钟，一个100Mhz，用于外设的寄存器读写和控制；另一个150Mhz，作为视频图像数据流的时钟，用于高速数据传输；配置DDR3芯片，用于寄存数据；设置16个中断；添加VDMAIP，设置LineBufferDepth为4096；选择GenLockMode项为Master；添加axis_subset_converterIP，将32位AXI4_Stream数据转换为24位；使能TSTRB和TLAST；添加常量constantIP，为axis_subset_converterIP提供高电平，使之一直处于工作状态；添加边缘检测hls_sobelIP,扣出图像边缘；添加axi4s_vid_outIP,产生视频信号和控制信号，将axi4_Stream的数据转换成Video格式的视频图像输出；添加时序控制v_tcIP,为axi4s_vid_outIP提供时序，生成正确的video时序；添加rbg2dviIP，将RGB的video信号变成差分的TMDS信号，输出到HDMI接口上，驱动HDMI显示video的图像；添加axi_dynclkIP,产生video的像素时钟和5倍频率的串行时钟信号；添加aix_gpioIP，作为HDIM的hotplug信号HPD；HPD信号为输入；添加常量constantIP，一直输出高电平来控制HDMI电源的输出为HDMI显示设备；添加concatIP，作为中断；(2)ARM编程：搭建FPGA电路后，调用插帧法函数；数据从摄像头获得，存储在DDR3中，信号经过插帧法处理后，从HDIM输出。下面通过实施例对本专利技术作进一步说明。实施例一种基于FPGA+ARM的图像动态检测系统，包括ARM处理器和FPGA，ARM处理器作为系统控制器，并完成应用层的交互；FPGA完成COMS传感器的初始化、控制以及边缘检测处理。摄像头采集图像模拟信号，转为数字图像信号，然后对数字图像信号处理优化，最后再转为模拟信号，显示成视频。其中边缘检测算法勾勒出事物外形，确定形状；插帧法用于检测移动的物体，进行定位。一种基于FPGA+ARM的图像动态检测方法，包括以下步骤：添加ZYNQ7ProcessingSystemIP,使S_AXI_HP0_Interface的接口有效，使能Uart端口，设置两个时钟，一个100Mhz，用于外设的寄存器读写和控制；另一个150Mhz，作为视频图像数据流的时钟，用于高速数据传输；配置DDR3芯片，用于寄存数据；设置16个中断；添加VDMAIP，设置LineBufferDepth为40本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA+ARM的图像动态检测系统，其特征在于，包括COMS采集电路、zynq处理电路和HDMI显示电路；COMS采集电路与摄像头连接，用于视频采集，形成数字图像，然后将信号传给zynq处理电路；Zynq处理电路包含FPGA部分和ARM部分，FPGA部分用于信号接收和传输，将边缘检测算法做成IP核放入FPGA部分；ARM部分存储插帧法，用于检测移动物体并进行定位；HDMI显示电路与显示器连接，用于显示视频。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA+ARM的图像动态检测系统，其特征在于，包括COMS采集电路、zynq处理电路和HDMI显示电路；COMS采集电路与摄像头连接，用于视频采集，形成数字图像，然后将信号传给zynq处理电路；Zynq处理电路包含FPGA部分和ARM部分，FPGA部分用于信号接收和传输，将边缘检测算法做成IP核放入FPGA部分；ARM部分存储插帧法，用于检测移动物体并进行定位；HDMI显示电路与显示器连接，用于显示视频。2.一种基于FPGA+ARM的图像动态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)搭建FPGA电路添加ZYNQ7ProcessingSystemIP,使S_AXI_HP0_Interface的接口有效，使能Uart端口，设置两个时钟，一个用于外设的寄存器读写和控制；另一个作为视频图像数据流的时钟，用于高速数据传输；配置DDR3芯片，用于寄存数据；设置16个中断；添加VDMAIP，设置LineBufferDepth为4096；选择GenLockMode项为Master；添加axis_subset_converterIP，将32位AXI4_Stream数据转换为24位；使能TSTRB和TLAST；添加常量constantIP，为axis_subset_converterIP提供高电平，使之一直处于工作状态；添加边缘检测hls_sobelIP,扣出图像边缘；添加axi4s_vid_outIP,产生视频信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖建，洪聪，张粮，郝慧杰，陈文勤，蔡志匡，
申请(专利权)人：南京邮电大学南通研究院有限公司，南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32