基于MicroBlaze软核的双路视频融合系统的设计与实现.docVIP

 基于 MicroBlaze 软核的双路视频融合系统 的设计与实现 5 10 15 20 25 30 35  摘要：MicroBlaze 嵌入式微处理器是 Xilinx 公司提供的 32 位 RISC 软核，它具有运算能力 较强、内部结构和外围接口配置灵活等优点。本文以某双路视频融合系统为应用背景，以 MicroBlaze 软核为中心，以 AXI 总线连接 Xilinx 的标准 IP 核和用户自定义 IP 核，提出了 一种可以满足特定用户需求的适合嵌入式系统实现的 SOPC 解决方案。 关键词：FPGA；MicroBlaze；视频融合；软硬件协同设计；AXI ；自定义 IP 核 中图分类号： Design and Implementation of Dual Video Fusion System Based on MicroBlaze Soft-core Wang Wenhan, Zhong Sheng (HuaZhong University of Science and Technology,Institute for Pattern RecognitionArtificial Intelligence,Wuhan City,430074) Abstract: The MicroBlaze embedded microprocessor is a 32-bit RISC soft-core provided by Xilinx Inc., it has a strong computing performance, flexibly configured internal structure and external interface.In this paper, a dual video fusion system for the application background, the MicroBlaze connects Xilinx standard IP cores and user-defined IP core by AXI bus.The system provides a SOPC solution which meets specific user needs for embedded systems. Key words: FPGA;MicroBlaze;video fusion;hardware and software co-design;AXI;user-defined IP core 0 引言 FPGA（现场可编程门阵列）是近年来应用广泛的一种大规模可编程器件。目前，基于 FPGA 的图像处理系统主要采用“FPGA+DSP”的体系结构，其中 FPGA 仅仅完成一些简单 的接口功能和某些大数据量、结构简单的算法实现，而 DSP 主要进行系统控制、总线通信、 复杂算法实现等方面的工作。这种系统结构的缺点是结构复杂、控制繁琐、功耗大、成本高。 其实对于一般的图像处理系统，完全可以利用 FPGA 内部的软核代替 DSP 来实现，这种体 系结构具有集成度高、结构简化、稳定性好、功耗小、成本低廉等优点。 本文以双路视频融合系统为应用背景，双路视频融合系统利用不同波段的摄像机对同一 场景拍摄获得的视频信息具有一定的相关性和互补性，将两路视频信号经过图像融合获得一 路视频信号，从而保存更多的信息，并对图像源的特征有更精准和全面的认识。双路视频融 合系统可以融合可见光视频、红外视频和紫外视频等，能够广泛应用于科研、生产、医疗、 军事等领域。本系统目前搭载可见光相机和紫外相机，融合后视频中的物体具有可见光波段 和紫外波段的信息，可用于电力系统放电电晕检测和军事目标的成像检测与识别。 -1-  40  1 系统设计 本系统以搭载了可见光相机和紫外相机的双路视频融合系统为例介绍，其中可见光相机 具有变焦镜头，紫外相机具有定焦镜头。 FPGA  AXI总线 可见光相机 紫外相机  AD AD  图像存储模块 图像融合模块  IIC TIMER GPIO  BRAM LMB 总线 MicroBlaze LCD液晶显 示器  DA  图像显示模块 处理器 caption_mix 键盘  SRAM  EMC UART 图 1 双路视频融合系统结构框图 45 50 图 1 所示为双路视频融合系统结构框图[1]。从两部相机输出的双路模拟视频流分别经 AD 后，转换成标准数字视频格式数据，两路数据进入 FPGA 后，存储在图像存储模块中， MicroBlaze 通过 UART 读取可见光相机的焦距参数，计算出融合算法的参数并传送给图像 融合模块，图像融合模块将两路数