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如何使用FPGA实现玻璃缺陷图像采集预处理系统的设计
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玻璃在生产过程中，会产生各种各样的缺陷，比如：气泡、条纹和结石。这些缺陷都是在熔制过程中发生的。对于玻璃缺陷的允许程度，取决于该制品的用途。一般来说，不允许玻璃中有大量的明显的缺陷，否则会影响玻璃的外观质量，降低玻璃的透光性，机械强度和热稳定性，造成大量的废品和次品。
本文首先分析了玻璃缺陷采集处理系统的现状，比较FPGA、DSP和ASIC三种芯片作为图像采集处理系统核心芯片的优缺点，结合项目背景和需求，提出基于FPGA的图像采集处理系统的整体方案。该方案中各个外围接口的控制逻辑、芯片控制逻辑、算法处理模块均由FPGA实现。接着详细介绍了玻璃缺陷检测中图像预处理系统的设计方案，实现了具有前端视频采集、图像预处理功能的FPOA子系统。该系统采用Altera公司的FPGA芯片作为中央处理器，由图像采集模块、异步FIFO模块、图像帧存储控制模块、图像低级处理模块、通信接口模块和FPGA配置电路组成。其中图像传感器OV9121在FPGA控制下负责图像采集，两片SDRAM作为视频图像的缓存，采样控制和滤波算法在FPGA内部实现。
在本文中图像采集部分包括OV9121初始化模块、采样控制模块和SDRAM控制模块。初始化模块主要是根据设计要求，设定OV9121的工作模式、图像的分辨率、帧频等参数；采样控制模块主要提供OV9121采集图像需要的控制信号；SDRAM控制模块主要负责缓存OV9121输出的图像数据，并将图像数据送FPGA滤波模块处理。
本文最后对常见图像预处理算法做出分析，包括图像的滤波与边缘检测等处理方法，得出预处理中卷积算法是重复使用较多的算法，最后来对卷积算法的FPGA实现进行了详细的说明，并讨论FPGA实现卷积算法方案上的改进，使得系统的图像处理速度得到提高，从而提高整个系统的性能。
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