西南交通大学硕士研究生学位论文
第１页
摘要
波前处理机是自适应光学系统中实时信号处理和运算的核心，随着自适
应光学系统得发展，波前传感器的采样频率越来越高，这就要求波前处理机
必须有更强的数据处理能力以保证系统的实时性。在整个波前处理机的工作
流程中，对ＣＣＤ传来的实时图像数据进行实时处理是第一步，也是十分重要
的一步。如果不能保证图像处理的实时性，那么后续的处理过程都无从谈起。
因此，研制高性能的图像处理平台，对波前处理机性能的提高具有十分重要
的意义。
论文介绍了本研究课题的背景以及国内外图像处理技术的应用和发展状
况，接着介绍了传统的专用和通用图像处理系统的结构、特点和模型，并通
过分析ＤＳＰ芯片以及ＤＳＰ系统的特点，提出了基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ芯片的实
时图像处理系统。该系统不同于传统基于ＰＣ机模式的图像处理系统，发挥了
ＤＳＰ和ＦＰＧＡ两者的优势，能更好地提高图像处理系统实时性能，同时也最
大可能地降低成本。
论文根据图像处理系统的设计目的、应用需求确定了器件的选型。介绍
了主要的器件，接着从系统架构、逻辑结构、硬件各功能模块组成等方面详
细介绍了ＤＳＰ＋ＦＰＧＡ图像处理系统硬件设计，并分析了包括各种参数指标选
择、连接方式在内的具体设计方法以及应该注意的问题。
论文在阐述传输线理论的基础上，在制作ＰＣＢ电路板的过程中，针对高
速电路设计中易出现的问题，详细分析了高速ＰＣＢ设计中的信号完整性问题，
包括反射、串扰等，说明了高速ＰＣＢ的信号完整性、电源完整性和电磁兼容
性问题及其解决方法，进行了一定的理论和技术探讨和研究。
论文还介绍了基于ＦＰＧＡ的逻辑设计，包括了图像采集模块的工作原理、
设计方案和ＳＤＲＡＭ控制器的设计，介绍了ＳＤＲＡＭ的基本操作和工作时序，
重点阐述系统中可编程器件内部模块化ＳＤＲＡＭ控制器的设计及仿真结果。’
论文最后描述了硬件系统的测试及调试流程，并给出了部分的调试结果。
该系统主要优点有：实时性、高速性。硬件设计的执行速度，在高速ＤＳＰ
和ＦＰＧＡ中实现信号处理算法程序，保证了系统实时性的实现；性价比高。
自行研究设计的电路及硬件系统比较好的解决了高速实时图像处理的需求。
关键词：图像处理；硬件设计；ＤＳＰ；ＦＰＧＡ；逻辑设计
评论1