基于FPGA的图像采集与JPEG压缩：625dp PAL制式下的关键算法实现

本文主要探讨的是PAL制式625线电视标准在FPGA（Field-Programmable Gate Array）技术在图像处理和压缩编码中的应用。以西南交通大学的一份研究生学位论文为载体，研究者针对机车车辆轮对动态检测装置的需求，设计了一套系统，该系统基于Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片，旨在提升设备性能。 首先，系统的关键部分是图像采集控制，它使用硬件描述语言Verilog进行设计，依托于RedLogic的RVDK开发板作为硬件平台。通过Quartus II 26.0和ModelSim SE 6.1B开发工具，实现了软核的设计和仿真验证。这一阶段的主要任务是从模拟摄像机捕获的图像信号中获取原始数据，进行数字化处理，包括信号的预处理，如适当裁剪和合并奇偶场图像数据，然后存储至存储器中。这涉及到了SAA7113芯片的协作，FPGA负责对SAA7113进行初始化设置和控制，并对数字化后的数据进行进一步操作。 其次，图像处理算法部分着重考虑了实时性和算法复杂度的平衡。论文介绍了直方图均衡化、中值滤波和边缘检测三种算法，这些在轮对动态检测中可能是为了增强图像质量、去除噪声或突出关键特征。它们被有选择地集成进FPGA中的图像处理流程。 压缩编码部分是文章的核心，遵循JPEG标准的顺序编码模式。具体来说，作者在FPGA上实现了离散余弦变换（DCT）、量化、Zig-Zag扫描、直流系数的PCM编码以及交流系数的RLC编码。此外，还应用了霍夫曼编码来进一步压缩数据。整个过程以实际图像数据块进行验证，确保系统的效率和压缩效果。 这篇论文展示了如何利用FPGA技术在机车车辆轮对动态检测装置中实现高效、实时的图像采集、处理和压缩编码，从而提高设备的整体性能。关键词包括FPGA、图像处理、直方图均衡化、中值滤波、边缘检测、DCT变换和霍夫曼编码，这些都是本文研究和实现的核心技术点。