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基于DSP的电子散斑采集处理系统的研究与设计

作　者: 燕新九
导　师: 王开福
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: DSP 电子散斑图像处理相位测量 DSP/BIOS
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 68次
引　用: 3次
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内容摘要

电子散斑干涉技术是近年来发展起来的一种现代光测技术,具有全场、非接触,高精度,高灵敏度和实时快速等优点,已经被广泛的应用到动态及静态测量中,如测量物体的粗糙度、位移、变形及无损检测等,是当今国际上热门研究课题之一。随着视频处理技术和DSP技术的高速发展,基于DSP的视频处理系统在日常生活、视频监控、视频会议等许多领域得到了广泛的应用。为了实时采集三维电子散斑图像,采用多媒体处理芯片TMS320DM642设计了一个三维电子散斑采集处理系统,将DSP技术应用到了现代光测领域。本文首先介绍散斑的形成原理、得到散斑条纹图的方法和三维电子散斑测量系统,研究了数字散斑的相位技术,比较了空域和频域的多种散斑图像滤波方法,得到了散斑噪声的最佳滤波方法。其次,介绍了系统总体结构,分模块介绍了本系统的硬件部分,包括视频解码模块,视频编码模块,逻辑控制模块,存储器接口模块以及电源和时钟模块。再次,介绍了系统的软件开发环境(CCS)及实时操作系统DSP/BIOS,给出了软件流程。最后,作为一个完整的系统设计方案,论文还介绍了系统的调试步骤和实验结果。本文设计的电子散斑采集处理系统已经完成调试,初步的软件设计也已完成,均取得了令人满意的结果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-17
  1.1 散斑测量技术  13
  1.2 图像处理系统发展概述  13-15
  1.3 本图像采集处理系统的提出  15-16
  1.4 本论文的研究工作  16-17
第二章散斑测量技术  17-31
  2.1 散斑的形成  17
  2.2 散斑条纹的形成  17-19
    2.2.1 双曝光法  17-19
    2.2.2 数字散斑相减法  19
  2.3 相位测量技术  19-22
    2.3.1 相位测量原理  20
    2.3.2 相移装置  20
    2.3.3 相移方法  20-22
      2.3.3.1 三步相移法  20-21
      2.3.3.2 四步相移法  21
      2.3.3.3 Carré算法  21-22
    2.3.4 相位解包裹  22
    2.3.5 位移计算  22
  2.4 散斑图像处理技术  22-28
    2.4.1 空域滤波  23-25
    2.4.2 频域滤波  25-28
  2.5 三维电子散斑测量  28-30
  2.6 本章小结  30-31
第三章系统总体架构及硬件设计  31-56
  3.1 系统总体设计  31-32
  3.2 TMS320DM642 的硬件资源  32-38
    3.2.1 DM642 处理器内核及片上资源  32-34
    3.2.2 DM642 存储空间分配  34
    3.2.3 电路设计中的DM642 配置  34-38
      3.2.3.1 复位时的配置  35-36
      3.2.3.2 复位后的配置  36-38
  3.3 硬件系统各个模块电路的设计  38-55
    3.3.1 系统电源设计  38-40
      3.3.1.1 电源需求分析  38
      3.3.1.2 系统功耗估计  38
      3.3.1.3 DSP 供电的去耦  38-39
      3.3.1.4 系统电源电路设计  39-40
    3.3.2 存储器扩展电路  40-45
      3.3.2.1 DM642 的EMIFA 接口简介  40-41
      3.3.2.2 SDRAM 存储器扩展  41-42
      3.3.2.3 DM642 引导模式  42-43
      3.3.2.4 FLASH 存储器扩展  43-45
    3.3.3 系统视频模块设计  45-48
      3.3.3.1 DM642 的视频端口配置  45-46
      3.3.3.2 BT656 视频数据格式  46
      3.3.3.3 视频输入设计  46-47
      3.3.3.4 视频输出设计  47-48
    3.3.4 I~2C 总线接口电路  48-49
    3.3.5 串口扩展电路  49-50
    3.3.6 逻辑控制模块设计  50-52
    3.3.7 系统时钟信号产生电路  52-54
    3.3.8 JTAG 接口和复位电路  54-55
      3.3.8.1 JTAG 接口  54
      3.3.8.2 复位电路  54-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章系统软件设计  56-74
  4.1 DM642 的软件开发环境  56-59
    4.1.1 集成开发工具CCS  56
    4.1.2 实时操作系统DSP/BIOS  56-59
  4.2 基于DSP/BIOS 的系统软件设计与实现  59-73
    4.2.1 基于 DSP/BIOS 的程序开发流程  59-60
    4.2.2 系统的启动和初始化  60-65
      4.2.2.1 系统程序的加载和启动  60-63
      4.2.2.2 DM642 及外设的初始化  63-65
    4.2.3 视频端口驱动程序设计  65-69
    4.2.4 基于 DSP/BIOS 的多任务实现  69-70
    4.2.5 图像滤波算法的编程实现  70-73
  4.3 本章小结  73-74
第五章系统调试与实验结果  74-79
  5.1 调试环境和调试步骤  74-76
  5.2 散斑图像采集处理结果  76-79
第六章总结与展望  79-80
  6.1 总结  79
  6.2 展望  79-80
参考文献  80-83
附录A 系统实物图  83-84
附录B 印刷电路板图  84-85
致谢  85-86
在学期间的研究成果及发表的学术论文  86

基于DSP的电子散斑采集处理系统的研究与设计

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