VHDL在高速圖像采集系統中的應用設計

　　現代化生產(chǎn)和科學(xué)研究對圖像采集系統的要求日益提高。傳統的圖像采集卡速度慢、處理功能簡(jiǎn)單，不能很好地滿(mǎn)足特殊要求，因此，我們構建了高速圖像采集系統。它主要包括圖像采集模塊、圖像低級處理模塊以及總線(xiàn)接口模塊等。這些模塊是在FPGA中利用VHDL編程實(shí)現的。高速圖像采集系統主要用于視覺(jué)檢測。視覺(jué)檢測中圖像處理的特點(diǎn)是：底層圖像處理數據量大，算法簡(jiǎn)單；高層圖像處理算法復雜，數據量大，算法簡(jiǎn)單；高層圖像處理算法復雜，數據量小。對于圖像底層處理，我們在高速圖像采集系統中用FPGA實(shí)現，采用VHDL編寫(xiě)圖像處理算法；對于圖像高層處理，由計算機軟件實(shí)現。由于VHDL設計靈活、編程方便，易于在FPGA中實(shí)現并行運算和流水線(xiàn)結構；所以，高速圖像采集系統的速度快、適應性好。

　　1 系統結構及工作原理

　　1.1 系統結構設計

　　高速圖像采集系統結構模型如圖1所示。它的輸入為標準的模擬視頻信號，用可編程視頻輸入處理器SAA7111進(jìn)行視頻信號處理。SAA7111內部集成了強大的圖像色度、亮度處理功能以及多種輸出模式；有32個(gè)工作寄存器，在系統復位時(shí)，必須通過(guò)FPGA1的IC2總線(xiàn)模塊對其進(jìn)行初始化。SAA7111輸出的圖像數據通過(guò)FPGA芯片進(jìn)行采集與處理，采用Xilinx公司的XC2S150芯片。XC2S150是Spartan II系列產(chǎn)品。它基于Virtex系列的結構，支持所有相關(guān)的特性，具有很高的性能價(jià)格比；采集與處理的圖像數據在傳送到計算機之前，存儲在高速SRAM CY7C1049V33中，SRAM的容量為512K