SOPC技术在图像处理中的应用与展望_崔明

SOPC技术在图像处理中的应用与展望

崔　明,莫立东,王　滨,张文明

(沈阳大学机械工程学院,辽宁沈阳110044)

摘　要:SOPC技术在硬件上对图像进行实时处理是图像处理技术新的发展方向,FPGA是运用SOPC技术进行图像处理的核心器件,本文介绍了SOPC技术及常用图像处理算法的原理和特点,将传统DSP图像处理技术与嵌入NiosII软核处理器的FPGA芯片实现图像处理技术进行了比较,得出运用FP-GA能够提高图像处理的速度和工作频率,并对SOPC技术在图像处理中的应用现状进行了分析,指出应用SOPC技术进行图像实时处理和解决当前图像处理领域存在的问题有着重要意义,SOPC技术将引领图像处理技术向更高、更广泛的方向发展。

关键词:SOPC技术;图像处理;FPGA;DSP;NiosII软核处理器

中图分类号:TP317.4 文献标志码:A

The Application and Prospects of S OPC Technology in Image-processing

CU I M ing,M O Lido ng,W A NG Bin,Z H AN G Wenming

(College o f M echanical Enginee ring,She ny ang U niver sity,Shenyang110044,China)

A bstract:T he realtime image pro cessing by SO PC technolog y on the hardwa re is the new direction o f the image-pro cess-ing techno log y,and F PGA is the core device of the image-pro cessing based o n SO PC techno lo gy.T his paper intro duces the principles and cha racteristics of SO PC technolog y and co mmonly image-processing alg o rithm.By co mpa ring the traditio nal DSP image-processing techno log y w ith FPG A chip image-pr ocessing technology embedding w ith the N io sII so ft-core pro ces-so r,w e can g et a conclusion that the usage o f the SO PC techno log y can increase the speed and w o rking fr eque ncy o f imag e-processing.T he applica tion status of SO PC techno log y used in imag e-processing is analyzed.It is prov ed that the application of SO PC technolog y is of g reat sig nificance on realtime imag e pro cessing and so lving the cur rent pro blems in the imag e-pr o-cessing area.Finally,the SOP C technology will lead imag e-processing to a higher and br oade r zo ne.

Key words:SO PC techno lo gy,Imag e-pr ocessing,F PG A,DSP,NiosII sof t-co re processor

图像处理通常是由软件来完成的,但是随着新技术的发展,使用SOPC技术在硬件上对实时图像进行处理,将图像处理算法固化在FPGA芯片上,并在其中嵌入NiosII软核处理器,可以加快图像处理的速度,满足图像实时处理的需要。FPGA就是硬件处理实时图像数据的理想选择,基于FPGA的图像处理专用芯片的研究将成为信息产业的新热点。使用FPGA硬件处理图像数据不仅能够获得很好的处理效果,达到较高的工作频率,处理速度也远远高于软件处理图像法,可满足实时图像处理的要求。通常图像处理系统由图像采集模块、图像处理模块和图像显示模块组成,整个系统要完成的功能,既有大运算量的算法运算工作,又有运算和控制较复杂外部接口的通信和图像高级处理等,这就要求系统设计要合理地划分,充分发挥硬件处理的快速和软件控制灵活的特点。SOPC技术支持软硬件协同设计,所以,对于人机接口、系统管理及常规操作等适合用软件实现,对于图像数据的处理、简单而数量巨大的运算等适合用硬件来实现。图像处理系统的功能划分为:视频采集控制、图像预处理由硬件FPGA电路模块实现;视频显示控制由NiosII软核CPU来实现;更高级、复杂的图像处理由NiosII软核CPU结合定制指令和外围电路等方法来实现,以提高图像处理系统的处理速度。

1　SOPC技术概述

SOPC(Sy stem on a Prog rammable Chip)是一种灵活、高效的SOC技术与电子设计自动化技术(EDA)相结合的一种全新的嵌入式系统设计技术。它具有双重含义:首先它是片上系统(SOC),由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能;其次它是可编程系统,具有灵活的设计方式,可裁减、可扩充、可升级,并且可进行软硬件协同设计。SOPC技术可将信号采集、转换、处理、存储、I/O接口等功能都集成在1个芯片上,运用该技术在FPGA芯片上配置Nio sII软核处理器和相关的接口模块来实现系统的主要硬件电路。FPGA是运用SOPC技术进行图像处理的核心器件,许多外围功能器件的接口都不需要单独的接口芯片来完成,用FPGA就可以实现。Nio sII处理器是A ltera公司第2代用户可配置的通用32位RISC软核微处理器,是A ltera公司特有的基于通用FPGA架构的CPU内核,Nio sII的价

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·《新技术新工艺》·数字技术与机械加工工艺装备　2009年　第6期