基于FPGA的实时视频检测系统及其测试接口研究

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在数字信息时代,视频检测技术作为信号处理技术和计算机技术交叉学科中一个重要的分支,在教育、金融、安防、交通等领域有着广泛的应用和良好的发展前景。随着科技的进步,如何更快速地、更精确地进行视频检测变得尤为重要。因此,研究具有高实时性、高精确度的视频检测系统意义重大。  本文研究了一种基于FPGA(可编程逻辑器件)的实时视频检测系统,可分为硬件和软件子系统两个部分。硬件子系统由视频采集电路、视频存储电路、视频显示电路、视频传输电路、FPGA外围电路以及电源电路组成。软件子系统包括逻辑设计部分和USB应用系统。在逻辑设计部分,基于FPGA的可编程特性,通过Verilog编码,设计对应电路单元的接口逻辑,将整个系统集成连接在一起。同时,设计视频检测算法逻辑,完成视频图像检测。视频检测算法逻辑实现了图像色彩空间转换、高斯平滑滤波以及Sobel边缘检测。在USB应用系统中,通过USB接口芯片固件设计、USB驱动软件设计以及上位机软件设计,使视频数据能够上传到PC端,进一步处理或显示。  完成系统软硬件设计后,遵循自下而上、软硬件结合的原则,搭建测试平台。首先,分别对各个电路单元及其接口逻辑和各个算法逻辑单元进行测试分析。然后,对整个系统进行在线调试,测试系统预定功能指标是否实现。测试结果表明:该系统所采用的视频检测方案相对于传统的视频传输信噪比提高了10.4%,视频检测精度误差降低了9.3%。此外,该系统还可支持720*1080P@30高清视频流的实时处理。最后,针对逻辑分析仪对系统在线测试时,待测信号之间存在的串扰影响,设计了一种用于逻辑分析仪与FPGA系统的测试接口装置。测试结果表明:使用该测试接口装置后,被测信号之间串扰减少了30.1%。该装置极大地简化了测试接口,方便了系统分析调试,消除了待测信号之间串扰。
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