[发明专利]基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪系统及处理方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪系统，其特征在于，该系统包括图像采集部分、图像处理部分、显示部分和通信部分，其中：

图像采集部分包括图像采集模块；

图像处理部分包括电源模块、晶振、JTAG、SDRAM以及FPGA，其中，FPGA包括时钟管理模块、图像控制模块、SDRAM控制模块、显示器控制模块、USB控制模块，通过JTAG编程对图像进行增强处理；

显示部分包括显示器和监控模块，其中显示器控制模块连接显示器；

通信部分包括USB传输模块和光纤收发模块，实现图像信号的USB高速传输；

其中电源模块、晶振、JTAG分别连接FPGA，与图像采集模块连接的图像控制模块依次连接SDRAM控制模块、显示器控制模块和显示器，SDRAM控制模块连接SDRAM，USB控制模块依次连接USB传输模块、光纤收发模块和监控模块，利用USB转光纤，经过USB与TTL电平转换，再利用电信号转光信号，实现光纤的收发。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪系统，其特征在于，图像处理部分通过硬件编程语言对采集的数字信号进行快速中值滤波对图像进行增强处理。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪系统，其特征在于，FPGA通过IP核位移寄存器来实现3×3阵列。

4.根据权利要求1所述的基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪系统，其特征在于，FPGA中的时钟管理模块是通过锁相来对系统的时钟偏差进行调整，在整个系统中，全局时钟能够与每个寄存器直接相连，减少延时时间。

5.根据权利要求1所述的基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪系统，其特征在于，图像采集模块为CMOS摄像头，选用OV7725摄像头，OV7725摄像头通过图像控制模块SCCBIIC接口对数据进行配置，从而进行图像数据的采集。

6.根据权利要求1所述的基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪系统，其特征在于，显示器控制模块与显示器之间还连接有数模转换模块。

7.根据权利要求1所述的基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪系统，其特征在于，在电源模块添加两种电容0.1UF与10UF，分别去除高频和低频纹波电压，保证电压的稳定运行。

8.根据权利要求7所述的基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪系统，其特征在于，增加电源及地线宽度，线宽的顺序是地线电源线信号线，信号线宽为0.02至0.3mm之间，电源线线宽为1.2至2mm之间。

9.根据权利要求8所述的基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪系统，其特征在于，信号线最细宽度为0.05至0.07mm之间。

10.一种基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪处理方法，其特征在于，该处理方法包括根据权利要求1至9任一项所述的基于FPGA的煤矿高速图像采集与降噪系统，该处理方法的处理步骤如下：

S1、系统上电；

S2、初始化寄存器；

S3、FPGA时钟调节；

S4、采集图像；

S5、在FPGA内部对数字信号的场频、行频与时钟进行检测，逐一帧对图像进行采集，一帧采集完毕进行下一步，未完毕继续采集；

S6、FPGA预处理；

S7、存入FIFO缓存；

S8、发出中断请求；

S9、处理完毕，进入下一步，未处理完毕进入S12；

S10、读取FIFO缓存数据，进入下一步或者进入S13；

S11、读取完毕重复S4，未读取完毕重复S10；

S12、调节采样速率；

S13、系统结束，系统未结束重复S4；

S14、输出图像信息。