本发明专利技术涉及一种图像采集和处理系统，包括图像传感器和现场可编程门阵列电路，所述现场可编程门阵列电路包括嵌入式软核处理器和图像处理模块，所述图像处理模块用于处理所述图像传感器采集的图像数据，所述嵌入式软核处理器用于控制所述图像传感器和所述图像处理模块，所述图像处理模块是硬件描述语言模块，所述图像处理模块以自定义指令的方式嵌入到所述嵌入式软核处理器中。本发明专利技术的系统用嵌入式软核处理器的硬件加速功能和两种片上总线Avalon-MM和Avalon-ST总线的各自优势，在一个系统中，根据不同模块的功能，采用两种总线结构，以达到优化系统功能的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种图像采集和处理系统。
技术介绍
现有技术的图像采集和处理系统通常包括图像传感器，图像传感器的控制器单元，图像数据处理単元以及存储器单元。现有技术的图像采集和处理系统大致有以下两种架构方案I :PC(Personal Computer)机软件+传感器的架构。在这种架构中，图像传感器采集前端的图像数据，井上传到PC机，运行在PC机上的软件对图像数据进行处理。方案2 :DSP(Digital Signal Processing) +传感器的架构。在这种架构中，图像·传感器采集前端的图像数据，DSP将采集到的数据进行处理。在以上两种图像采集和处理系统的架构中，方案I和方案2中的图像传感器的控制器単元，图像数据处理単元，存储器単元的控制都是基于软件来实现的，对于数据处理要求不是很高的场合，完全可以胜任。但对于ー些数据处理要求很高且处理的实时性要求很高的场合，基于软件的图像处理已不能满足设计要求。而且方案I属于ー种分离式的系统，一般情况下，从图像数据的采集端到数据处理端之间需要电缆线连接，这样也会増加系统成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对图像处理模块做优化处理的图像采集和处理系统。ー种图像采集和处理系统，包括图像传感器和现场可编程门阵列电路，所述现场可编程门阵列电路包括嵌入式软核处理器和图像处理模块，所述图像处理模块用于处理所述图像传感器采集的图像数据，所述嵌入式软核处理器用于控制所述图像传感器和所述图像处理模块，所述图像处理模块是硬件描述语言模块，所述图像处理模块以自定义指令的方式嵌入到所述嵌入式软核处理器中。上述图像采集和处理系统优选的一种技术方案，调用DSP_BUilder中的数学运算模块，构建所述图像处理模块的系统级模块，调用DSP_Builder中的SignalCompile模块，将所述系统级的模块转换成RTL级的硬件描述语言模块。上述图像采集和处理系统优选的一种技术方案，所述图像处理模块包括多个功能模块，所述功能模块之间通过Avalon_ST总线连接。上述图像采集和处理系统优选的一种技术方案，图像处理模块包括像素检测模块，坏点插值模块，像素分块模块，像素校正模块，偏置补偿模块，多副图像缓冲模块，计算对比度和相位模块，归ー化处理模块，拟合泽尼克系数模块，传感器位置和波前尼克系数模块，拟合传感器位置模块和波前重构模块，所述图像处理模块包括像素检测模块、坏点插值模块、像素分块模块、像素校正模块、偏置补偿模块、多副图像缓冲模块、计算对比度和相位模块、归ー化处理模块、拟合泽尼克系数模块、传感器位置和波前尼克系数模块依次连接，所述拟合传感器位置模块连接于所述归ー化处理模块和拟合泽尼克系数模块之间，所述波前重构模块连接于所述拟合泽尼克系数模块、所述传感器位置和波前尼克系数模块之间。上述图像采集和处理系统优选的一种技术方案，所述嵌入式软核处理器包括算木逻辑单元和自定义指令调用模块，所述算术逻辑单元对所述嵌入式软核处理器的标准指令进行算术逻辑运算，所述自定义指令调用模块调用用户自己建立的硬件逻辑对所述嵌入式软核处理器的自定义指令进行运算。上述图像采集和处理系统优选的一种技术方案，所述自定义指令包括驱动文件、功能文件以及Avalon接ロ，所述驱动文件由用户自行编写，所述功能文件由DSP_BuiIder工具以及其提供的数字信号处理完成，所述Avalon接ロ由S0PC_Builder工具生成。上述图像采集和处理系统优选的一种技术方案，所述现场可编程门阵列电路还包括多个功能模块，所述功能模块与所述嵌入式软核处理器之间通过Avalon_MM总线连接。上述图像采集和处理系统优选的一种技术方案，所述现场可编程门阵列电路还包 括以太网接ロ控制器，所述嵌入式软核处理器通过所述以太网接ロ控制器接收工作站发送的扫描指令和參数，所述图像处理模块对图像数据的运算结果通过所述以太网接ロ控制器上传到工作站。上述图像采集和处理系统优选的一种技术方案，所述现场可编程门阵列电路还包括图像控制器，用于根据所述嵌入式软核处理器发送的指令驱动所述图像传感器 ，第一计数器，所述第一计数器计数完毕，所述图像传感器完成一行图像数据的采集；第二计数器，所述第二计数器计数完毕，所述图像传感器完成一幅图像数据的采集。上述图像采集和处理系统优选的一种技术方案，所述图像采集和处理系统还包括静态随机存取存储器和Flash存储器，所述静态随机存取存储器用于存放图像数据和系统运行软件，所述Flash存储器用于存储所述系统运行软件编译后的文件。与现有技术相比，本专利技术的图像采集和处理系统同时采用了 Avalon_MM总线和Avalon_ST总线两种数据传输架构，所述图像处理模块的内部功能模块采用Avalon_ST总线数据交换架构，而系统中的功能模块间采用Avalon_MM总线传输架构，充分的体现了控制通路和数据通路分离的原则，发挥了两类片上总线的优势。图像处理模块的系统级的功能模块搭建完成后将其作为ー个自定义指令嵌入到所述嵌入式软核处理器中，以被软件调用，本专利技术的图像采集和处理系统的性能有了很大的提高。附图说明图I是本专利技术的图像采集和处理系统的结构框图。图2是图I所示的图像处理模块的结构示意图。图3是图I所示的嵌入式软核处理器的示意图。具体实施例方式本专利技术涉及一种基于FPGA的图像采集和图像处理的片上系统。FPGA作为片上系统的ー个可编程平台，系统功能由基于嵌入式软核处理器上运行的软件和FPGA的硬件资源实现。嵌入式软核处理器上运行的软件主要实现系统中各个模块间数据流的控制和简单的数据处理。在本专利技术的图像采集和处理系统中，将图像处理模块以自定义指令的方式嵌入到嵌入式软核处理器中以达到硬件加速目的，充分发挥了嵌入式软核处理器的优势。利用嵌入式软核处理器的硬件加速功能和两种片上总线Avalon-MM和Avalon-ST总线的各自优势，在一个系统中，根据不同模块的功能，采用两种总线结构，以达到优化系统功能的目的。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进ー步的详细描述。请參阅图1，图I是本专利技术的图像采集和处理系统的结构框图。所述图像采集和处理系统包括flash存储器2、现场可编程门阵列电路3、静态随机存取存储器(SRAM)4以及图像传感器5。系统的软件通过编译后存储在所述Flash存储器2中。所述静态随机存取存储器4划分成两个部分，分别存放系统运行的软件和图像数据。所述图像传感器5通过PCB布线与现场可编程门阵列电路3相连，所述现场可编程门阵列电路3将输入的图像数据存入静态随机存取存储器4中，PCB板上的所述现场可编程门阵列电路3同时还与所述Flash存储器2相连接，所述Flash存储器2中储存的程序指令数据供所述现场可编程门阵列电路3使用。当现场可编程门阵列电路3上电后，系统软件由Flash存储器2中映射到静态随机存取存储器4中。优选的，所述图像传感器5可以选择Star250图像传感器， 所述图像传感器5的像素分辨率为512*512，所述图像传感器5内部集成模数转换器，可输出IObits的数字信号。所述现场可编程门阵列电路3包括配置接ロ控制器31、Flash控制32、以太网接ロ控制器33、JTAG控制器34、嵌入式软核处理器3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种图像采集和处理系统，包括图像传感器和现场可编程门阵列电路，所述现场可编程门阵列电路包括嵌入式软核处理器和图像处理模块，所述图像处理模块用于处理所述图像传感器采集的图像数据，所述嵌入式软核处理器用于控制所述图像传感器和所述图像处理模块，其特征在于，所述图像处理模块是硬件描述语言模块，所述图像处理模块以自定义指令的方式嵌入到所述嵌入式软核处理器中。
【技术特征摘要】
1.一种图像采集和处理系统，包括图像传感器和现场可编程门阵列电路，所述现场可编程门阵列电路包括嵌入式软核处理器和图像处理模块，所述图像处理模块用于处理所述图像传感器采集的图像数据，所述嵌入式软核处理器用于控制所述图像传感器和所述图像处理模块，其特征在于，所述图像处理模块是硬件描述语言模块，所述图像处理模块以自定义指令的方式嵌入到所述嵌入式软核处理器中。2.如权利要求I所述的图像采集和处理系统，其特征在于，调用DSP_BUilder中的数学运算模块，构建所述图像处理模块的系统级模块，调用DSP_Builder中的SignalCompile模块，将所述系统级的模块转换成RTL级的硬件描述语言模块。3.如权利要求I所述的图像采集和处理系统，其特征在于，所述图像处理模块包括多个功能模块，所述功能模块之间通过Avalon_ST总线连接。4.如权利要求3所述的图像采集和处理系统，其特征在于，所述图像处理模块包括像素检测模块、坏点插值模块、像素分块模块、像素校正模块、偏置补偿模块、多副图像缓冲模块、计算对比度和相位模块、归一化处理模块、拟合泽尼克系数模块、传感器位置和波前尼克系数模块、拟合传感器位置模块和波前重构模块，所述图像处理模块包括像素检测模块、坏点插值模块、像素分块模块、像素校正模块、偏置补偿模块、多副图像缓冲模块、计算对比度和相位模块、归一化处理模块、拟合泽尼克系数模块、传感器位置和波前尼克系数模块依次连接，所述拟合传感器位置模块连接于所述归一化处理模块和拟合泽尼克系数模块之间，所述波前重构模块连接于所述拟合泽尼克系数模块、所述传感器位置和波前尼克系数模块之间。5.如权利要求I所述的图像采集和处理系统，其特征在于，所述嵌入...
【专利技术属性】
技术研发人员：詹毕旺，罗闻，孙智超，相恒伟，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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