学位论文
１绪论硕士论文在国内，８０年代末到９０年代初，中科院自动化研究所和清华大学都成功研制一系列的图像采集卡。由于图像卡体积小、价格低、使用方便，所以很受用户欢迎。这阶段的图像卡大都开始采用大规模集成电路甚或是专用集成电路。这阶段特点是：主流机采用ＰＣ，计算机总线采用ＩＳＡ总线。
第三阶段是从９０年代初开始，这阶段的产品出现两大类，一种仍是采用插卡式，随着ＰＣＩ总线技术的成熟，采用ＰＣＩ总线的产品逐步取代采用ＩＳＡ总线接口的产品。在国内，很多公司等都推出各自的ＰＣＩ图像卡产品。该类产品的特点是：采用ＰＣＩ总线，在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上编制图像处理软件。另一种图像卡是采用大规模集成电路或专用芯片取代计算机的脱机图像处理系统。随着专用集成芯片（ＡＳＩＣ）、数字信号处理器（ＤＳＰ）和现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ）芯片集成度、运算速度的大幅度提高，价格大幅度降低，这些芯片成为脱机图像系统的主流处理器。进入２０世纪以来，以ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ等嵌入式芯片为核心的图像处理系统得到了迅速的发展。与传统ＰＣ机进行图像处理相比较，嵌入式图像处理系统具有以下优点：
（１）将各种图像处理功能集成在某块芯片或某个片上系统中，体积小，便于携带和户外操作。
（２）随着嵌入式芯片内部资源的日益丰富，系统处理图像的速度越来越快，更多复杂的算法能够移植到嵌入式平台上实现，无需借助于ＰＣ机和其他外部资源。
（３）与传统ＰＣ机相比，嵌入式图像处理系统价格低廉，适合批量化生产。
（４）嵌入式图像处理系统通常可以进行二次开发，且开发周期相对较短，既节约了开发成本，又能满足市场的新要求和新变化。
（５）系统的可靠性有了很大提高。与ＰＣ机相比，嵌入式图像处理系统所用器件数量少，系统规模小，布线得以简化，提高了系统的可靠性和稳定性。
１．３基于ＦＰＧＡ的图像处理技术
半导体技术一直遵循著名的摩尔定律持续的发展。回顾半导体的发展历史，当一种技术具有可编程特性时，它就会处于支配的地位。目前，ＦＰＧＡ器件不仅是逻辑门、布线资源和Ｉ／Ｏ可编程，随着半导体工艺采用９０ｎｍ和６５ｎｍ，乃至即将退出的４５ｎｍ工艺，在ＦＰＧＡ中增加了许多硬件核，如存储器、时钟管理和算法功能，直到增加嵌入式处理器硬核和软核等，ＦＰＧＡ已经成为在单片器件上同时提供可编程逻辑、高性能ＤＳＰ和嵌入式处理器的系统级（ＳＯＣ）芯片ｆ３】。
现场可编程门阵列ＦＰＧＡ（ＦｉｌｅｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）具有应用灵活、集成度高、功能强大、设计周期短、开发成本低、开发工具先进、产品标准化程度高、性能稳定及可在线检验等优点［４１。ＦＰＧＡ作为专用集成电路（ＡＳＩＣ）领域中的一种半定制电路而出现，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。２