一种基于FPGA的图像处理系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的图像处理系统。

背景技术

经检索，中国专利号CN206100242U公开了一种基于FPGA的图像处理系统，该发明虽然简化了电路结构，数据处理速度较慢，图像处理是指用计算机对图像进行分析，以达到所需结果的技术，又称影像处理，图像处理一般指数字图像处理，数字图像是指用工业相机、摄像机、扫描仪等设备经过拍摄得到的一个大的二维数组，该数组的元素称为像素，其值称为灰度值，图像处理技术一般包括图像压缩，增强和复原，匹配、描述和识别三个部分，主要应用在医学、遥感、工业检测和监视、军事侦察等领域，现代图像处理和图形处理都是以光栅扫描的像素为基础，同一系统可实现两种处理，两者结合能进行立体成像，如医学上的计算机层析摄影，军事模拟上的三维地理、地貌图，FPGA器件属于专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑列阵，能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题，FPGA主要用于通信，IC验证，高速接口，高速总线等，对于成熟的高速电路，比如路由芯片，交换机芯片一般内部结构比较稳定，使用专用IC，FPGA主要用于需要频繁修改的高速数字电路，当专用功能的数字电路成熟，并且有一定量上的市场需求，就会放弃FPGA，转而流片生产专用功能的IC，随着图像处理技术的日益成熟，人们开始逐渐尝试利用FPGA进行图像处理；因此，发明出一种基于FPGA的图像处理系统变得尤为重要；

首先，现有的基于FPGA的图像处理系统当存储模块受到损坏后会导致内部数据丢失，不方便工作人员拆卸部件，同时数据存储性差，安全性低，工作人员只能在存储模块中提取数据，调用数据方式单一，其次，现有的基于FPGA的图像处理系统仅能显示当前收集到的图像，无法调取过往图像数据，不方便工作人员调取过往数据进行数据比对，降低工作人员工作效率。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种基于FPGA的图像处理系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于FPGA的图像处理系统，包括数据采集模块、数据解码模块、数据处理模块、数据备份云端、数据压缩模块、数据存储模块、终端控制模块、数据检索模块以及图像显示模块；

所述数据采集模块与数据解码模块通信连接，所述数据解码模块与数据处理模块通信连接，所述数据处理模块与数据备份云端、数据存储模块以及数据压缩模块通信连接，所述数据存储模块与终端控制模块通信连接，所述终端控制模块与数据检索模块通信连接，所述数据压缩模块与图像显示模块通信连接，所述图像显示模块与数据存储模块通信连接；

所述数据采集模块包括采集单元与分类单元；

所述图像显示模块包括判断单元、数据转换单元与图像显示单元。

进一步地，所述采集单元用于对外部景象进行接收并处理生成图像数据，所述分类单元用于接收图像数据并对其进行分类标记并处理生成编码数据，其具体分类标记步骤如下：

步骤一：若采集单元处理生成的图像数据为视频，则将其标记为A；

步骤二：若采集单元处理生成的图像数据为图片，则将其标记为B；

步骤三：将A与B进行整合并按照编码的形式将其处理生成编码数据。

进一步地，所述数据解码模块用于接收编码数据并将其处理生成解析数据，所述数据处理模块用于接收解析数据并进行优化处理生成存储数据，其具体优化处理步骤如下：

(1)、将解析数据从数字信号转换成模拟信号后处理生成模型数据构建构建对应的灰度直方图并处理生成统计数据，通过度直方图统计模型数据中各个灰度点的像素个数；

(2)、通过灰度直方图对模型数据进行均衡化处理；

(3)、将均衡处理完成的模型数据进行滤波优化；

(4)、将优化完成的模型数据进行图像分割生成传输数据。

进一步地，所述数据备份云端用于接收传输数据并处理生成存储数据进行存储，所述数据压缩模块用于接收传输数据进行压缩处理生成结果数据并发送至图像显示模块。

进一步地，所述数据检索模块用于使用者需要查看过往数据时，查找对应时间段的调用数据，且具体检索步骤如下：

SS1、使用者在检索模块中输入需要查找的初级时间段X；

SS2、使用者输入初级时间段X后再次输入次级时间段x；

SS3、使用者输入完初级时间段X和次级时间段x后再次输入需要检索的数据类型，数据类型包括图片P与视频V；

SS4、使用者输入完初级时间段X、次级时间段x与图片P后，数据检索模块发送控制数据T至终端控制模块；

SS5、使用者输入完初级时间段X、次级时间段x与视频V后，数据检索模块发送控制数据E至终端控制模块。

进一步地，所述终端控制模块用于对控制数据进行分析处理并发送对应引用数据至数据存储模块，其具体分析处理步骤如下：

Ⅰ、若接收为控制数据T，则发送引用数据R至数据存储模块；

Ⅱ、若接收为控制数据E，则发送引用数据M至数据存储模块；

所述数据存储模块用于接收传输数据与引用数据并进行分类处理生成调用数据，其具体分类处理步骤如下：

S1、首先对传输数据进行编码分析；

S2、若传输数据为图片，则将其标记为H；

S3、若传输数据为视频，则将其标记为G；

S4、若接收为引用数据R，则发送对应H至图像显示模块；

S5、若接收为引用数据M，则发送对应G至图像显示模块。

进一步地，判断单元用于接收结果数据、H与G进行判断处理，其具体判断处理步骤如下：

步骤(1)：若仅接收到结果数据，数据转换单元对结果数据进行数据转换生成显示数据并通过图像显示单元进行显示；

步骤(2)：若同时接收到结果数据与H，数据转换单元优先对H进行数据转换生成显示数据并通过图像显示单元进行显示后，H显示完成后再对结果数据进行处理；

步骤(3)：若同时接收到结果数据与G，数据转换单元优先对G进行数据转换生成显示数据并通过图像显示单元进行显示后，H显示完成后再对结果数据进行处理。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明设置有数据备份云端，数据处理模块开始接收解析数据并将其处理生成模型数据，同时构建对应的灰度直方图并处理生成统计数据，通过灰度直方图对模型数据进行均衡化处理，滤波处理完成后开始对其进行滤波优化，讲优化完成后的模型数据进行图像分隔生成传输数据，数据处理模块将传输数据分别发送到数据备份云端与数据存储模块，发送完成后，数据备份云端将其处理生成存储数据进行存储，保证存储模块受到损坏后不会发生数据丢失，方便工作人员拆卸更换元件，同时工作人员可以在任意地点从云端调用所需要的数据，数据调用更加灵活；

2、本发明设置有数据检索模块，使用者需要通过数据检索模块查看过往数据时，使用者通过从输入检索模块输入初级时间段X、次级时间段以及需要检索的数据类型，数据类型包括图片P与视频V，若为图片P则发送控制数据T，若为视频V则发送控制数据E，终端数据模块接收控制数据后开始对进行分析处理，接收为控制数据T，则发送引用数据R至数据存储模块，接收为控制数据E，则发送引用数据M至数据存储模块，数据存储模块用于接收传输数据与引用数据进行分类处理生成调用数据，方便工作人员调取过往数据进行数据比对，节省时间，提高工作效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明提出的一种基于FPGA的图像处理系统的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1，一种基于FPGA的图像处理系统，包括数据采集模块、数据解码模块、数据处理模块、数据备份云端、数据压缩模块、数据存储模块、终端控制模块、数据检索模块以及图像显示模块；

所述数据采集模块与数据解码模块通信连接，所述数据解码模块与数据处理模块通信连接，所述数据处理模块与数据备份云端、数据存储模块以及数据压缩模块通信连接，所述数据存储模块与终端控制模块通信连接，所述终端控制模块与数据检索模块通信连接，所述数据压缩模块与图像显示模块通信连接，所述图像显示模块与数据存储模块通信连接；

所述数据采集模块包括采集单元与分类单元；

所述图像显示模块包括判断单元、数据转换单元与图像显示单元。

所述采集单元用于对外部景象进行接收并处理生成图像数据，所述分类单元用于接收图像数据并对其进行分类标记并处理生成编码数据，其具体分类标记步骤如下：

步骤一：若采集单元处理生成的图像数据为视频，则将其标记为A；

步骤二：若采集单元处理生成的图像数据为图片，则将其标记为B；

步骤三：将A与B进行整合并按照编码的形式将其处理生成编码数据。

所述数据解码模块用于接收编码数据并将其处理生成解析数据，所述数据处理模块用于接收解析数据并进行优化处理生成存储数据，其具体优化处理步骤如下：

(1)、将解析数据从数字信号转换成模拟信号后处理生成模型数据构建对应的灰度直方图并处理生成统计数据，通过度直方图统计模型数据中各个灰度点的像素个数；

(2)、通过灰度直方图对模型数据进行均衡化处理；

(3)、将均衡处理完成的模型数据进行滤波优化；

(4)、将优化完成的模型数据进行图像分割生成传输数据。

所述数据备份云端用于接收传输数据并处理生成存储数据进行存储，所述数据压缩模块用于接收传输数据进行压缩处理生成结果数据并发送至图像显示模块。

所述数据检索模块用于使用者需要查看过往数据时，查找对应时间段的调用数据，且具体检索步骤如下：

SS1、使用者在检索模块中输入需要查找的初级时间段X；

SS2、使用者输入初级时间段X后再次输入次级时间段x；

SS3、使用者输入完初级时间段X和次级时间段x后再次输入需要检索的数据类型，数据类型包括图片P与视频V；

SS4、使用者输入完初级时间段X、次级时间段x与图片P后，数据检索模块发送控制数据T至终端控制模块；

SS5、使用者输入完初级时间段X、次级时间段x与视频V后，数据检索模块发送控制数据E至终端控制模块。

所述终端控制模块用于对控制数据进行分析处理并发送对应引用数据至数据存储模块，其具体分析处理步骤如下：

Ⅰ、若接收为控制数据T，则发送引用数据R至数据存储模块；

Ⅱ、若接收为控制数据E，则发送引用数据M至数据存储模块；

所述数据存储模块用于接收传输数据与引用数据进行分类处理生成调用数据并进行存储，其具体分类处理步骤如下：

S1、首先对传输数据进行编码分析；

S2、若传输数据为图片，则将其标记为H；

S3、若传输数据为视频，则将其标记为G；

S4、若接收为引用数据R，则发送对应H至图像显示模块；

S5、若接收为引用数据M，则发送对应G至图像显示模块。

判断单元用于接收结果数据、H与G进行判断处理，其具体判断处理步骤如下：

步骤(1)：若仅接收到结果数据，数据转换单元对结果数据进行数据转换生成显示数据并通过图像显示单元进行显示；

步骤(2)：若同时接收到结果数据与H，数据转换单元优先对H进行数据转换生成显示数据并通过图像显示单元进行显示后，H显示完成后再对结果数据进行处理；

步骤(3)：若同时接收到结果数据与G，数据转换单元优先对G进行数据转换生成显示数据并通过图像显示单元进行显示后，H显示完成后再对结果数据进行处理。

本发明的工作原理及使用流程：工作人员开始使用该系统时，数据采集模块中的采集单元开始对外部景象进行接收并处理生成图像数据，图像数据处理完成后，数据采集模块中的分类单元开始接收图像数据并按照视频与图片讲图像数据分别标记为A与B，分类完成后，讲A与B进行整合并按照编码形式处理生成编码数据，数据解码模块接收编码数据并将其处理生成解析数据，数据处理模块开始接收解析数据并将其处理生成模型数据，同时构建对应的灰度直方图并处理生成统计数据，通过灰度直方图对模型数据进行均衡化处理，滤波处理完成后开始对其进行滤波优化，讲优化完成后的模型数据进行图像分隔生成传输数据，数据处理模块将传输数据分别发送到数据备份云端与数据存储模块，发送完成后，数据备份云端将其处理生成存储数据进行存储，保证存储模块受到损坏后不会发生数据丢失，方便工作人员拆卸更换元件，同时工作人员可以在任意地点从云端调用所需要的数据，数据调用更加灵活，数据存储模块对传输数据进行存储，数据压缩模块开始对传输数据并进行压缩处理生成结果数据并发送至图像显示模块，当使用者需要通过数据检索模块查看过往数据时，使用者通过从输入检索模块输入初级时间段X、次级时间段以及需要检索的数据类型，数据类型包括图片P与视频V，若为图片P则发送控制数据T，若为视频V则发送控制数据E，终端数据模块接收控制数据后开始对进行分析处理，接收为控制数据T，则发送引用数据R至数据存储模块，接收为控制数据E，则发送引用数据M至数据存储模块，数据存储模块用于接收传输数据与引用数据进行分类处理生成调用数据，方便工作人员调取过往数据进行数据比对，节省时间，提高工作效率，若传输数据为图片，则将其标记为H，若传输数据为视频，则将其标记为G，当接收到引用数据R，则发送对应H至图像显示模块，当接收到引用数据M，则发送对应G至图像显示模块，图像显示模块仅接收到结果数据时，数据转换单元对结果数据进行数据转换生成显示数据并通过图像显示单元进行显示，图像显示模块同时接收到结果数据与H时，数据转换单元优先对H进行数据转换生成显示数据并通过图像显示单元进行显示后，H显示完成后再对结果数据进行处理，图像显示模块同时接收到结果数据与G，数据转换单元优先对G进行数据转换生成显示数据并通过图像显示单元进行显示后，H显示完成后再对结果数据进行处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。