| 作者： 时间：2008-12-09 来源: | |
| 摘 要: 图像匹配处理机是目标识别系统的重要组成部分,是机器人视觉系统的核心技术,在现代信号处理特别是图 像处理中占有重要地位。本文提出了以ADSP2BF533 作为核心处理器并配以外围器件SDRAM、Flash 和双端口 RAM 组成图像匹配处理机的硬件方案。本文对该硬件设计方案进行了详细分析和论述,并给出了硬件总体实现框 图。该处理机硬件系统结构简单,实时性好,可靠性高。实验结果证明,本系统完全可以实时可靠地完成图像匹配任务。 关键词: ADSP2BF533 ; 图像处理; 图像匹配 0 引 言 图像匹配是目标识别系统实现的核心技术,广泛应用 于机器人视觉。它将现场采集的实时数据与事先预存的 基准数据进行匹配,提取客观环境的信息并加以处理和理 解,以用于最终的监测、测量和控制。我国视觉机器人的 应用以提高劳动生产率,改善产品质量为主要目标,因此 实时性和可靠性是图像匹配的关键[ 122 ] 。 本文根据实际需要,选用ADI 公司的基于微信号体系 结构的Blackfin 系列ADSP2BF533 作为核心处理器设计 图像匹配系统的硬件实现平台[ 324 ] 。与采用专用图像处理 芯片的方案比较,本方案具有成本低,硬件结构简单的优 势,而且由于采用软件实现全部匹配算法,本方案具有修 改灵活和可升级性好的优点。 1 硬件平台设计 图像匹配处理机由主控制器及其相应的外围芯片组 成,包括SDRAM、Flash ,以及双端口RAM。其硬件总体 框图如图1 所示。  其中SDRAM 用于存储实时图像数据 和中间数据, Flash ROM 用于固化程序和实现程序的自 举,双端口RAM 用于和上位机进行通信。 1. 1 Flash 的设计与连接 为了使系统能够脱机独立运行必须把程序固化到系 统里,而且基准待配数据在断电后不能丢失,因此采用了 现场可编程可擦除的Flash 作为存储基准数据及运行程序 的媒介, 这样可以在系统上电后把程序及数据装入 SDRAM 实现高速存取。 本系统选用1 MB 的Flash 并把它挂在异步存储器选择 AMS [0]下,这样它占用的地址空间为以地址0x2000 0000 为起始的64 MB。ADSP2BF533 提供了4 种上电复位后从 外部存储器实现自举的方法,通过设置芯片管脚BMODE [2 :0 ]来设定引导模式,本系统选择使用启动ROM ,从8 位Flash 启动的模式,此时,BMODE [ 2 :0 ]设置为“001”。 因为系统的自举要求Flash 的数据宽度为8 bit ,所以Flash 选择为1 Mbit ×8 的Flash MEMORY VE28F008[ 5 ] 。 1. 2 SDRAM的设计与连接 系统采用SDRAM 在系统运行时存储实时图像数据, 基准数据以及程序代码。由于Flash 的存取比较慢, 在 Flash 里存储的基准数据及程序代码,在系统初始化的时 候应预先搬到更快的存储器里面以便DSP 能不受存储器 读取时间的制约,充分发挥其高速的性能。ADSP2BF533 支持与SDRAM 的无缝接口, 最多可接4 个标准的 SDRAM 块,整个SDRAM 的最大容量可达512 MB ,这里 配置为2 块32 MB 的SDRAM。 1. 3 双端口RAM的设计 图像匹配处理机除了要进行实时匹配外,还要实现和 上层控制系统通信,用来传输实时采样数据和传回匹配结 果。本系统选用idt7143[ 6 ] 并把它映射为异步存储器模块, 挂在AMS [1 ]上,这样,它占据0x2400 0000 的64 MB 地 址空间。 1. 4 时钟管理与JTAG接口 ADSP2BF533 的输入时钟CL KIN 提供所需的时钟频 率,循环周期和稳定性。CL KIN 通过片内可编程锁相环精 确倍频,输出时钟信号即为内核时钟CCL K,CCL K按一个 可编程的分频比分频后产生系统时钟SCL K,为外部总线 提供运行频率。 通过对一个可编成的状态寄存器PLL_CTL 进行编程 控制PLL 的运行。 设置MSEL [6 :0 ]定义输入时钟(CL KIN) 对内核时钟 (CCL K) 的倍数, 此处定义为“01110100 ”, 使CCL K 为 CL KIN 的20 倍,系统内核工作在400 MHz 的工作频率。 设置SSEL [1 :0 ]定义内核时钟(CCL K) 对系统时钟 (SCL K) 的分频比,此处定义为“10”,使CCL K为SCL K的 3 倍,总线时钟工作在133 MHz 的频率上。 ADSP2BF533 提供一个IEEE 1 149. 1 J TA G 访问端 口,与专用仿真器相连接,供用户进行程序调适机进行硬 件仿真。 2 实 验 本文设计以下实验验证处理机的匹配速度及准确度。 在所设计的硬件平台上编写软件处理程序,采集电路板图 像,寻找定位孔所在位置,电路板图像如图2 所示,定位孔 位于图中标注2 处位置。基准图像的放大图如图3 所示, 配准后给出定位孔的横、纵坐标所在位置,以误差在一个 像素以内为匹配成功,实验结果,在100 次相同或不同电 路板图像的匹配结果中,匹配成功率为100 % ,匹配时间为 0. 12 秒/ 次。  3 结 论 本文所设计的以ADSP2BF531 为核心处理器的图像 匹配处理机,结构简单紧凑、可靠性高、实时性好,实验证 明,该图像匹配处理机的计算速度完全能满足图像匹配的 实时性要求。本系统所有匹配算法由软件实现,可升级性 好,是实现图像匹配功能的理想平台。 |
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用户188034 2009-9-14 19:36