黄 岩, 刘金蟾, 孔垂禹, 张赛男

(1. 长春工业大学 信息传播工程学院 长春 130012； 2. 中国人民解放军 93361部队, 沈阳 110000;3. 吉林大学 大数据和网络中心, 长春 130012; 4. 吉林财经大学 新闻与传播学院, 长春 130117)

0 引 言

数字图像处理(DIP: Digital Image Processing)是将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。上世纪90年代, 人们开始利用计算机处理图形和图像信息。早期的图像处理以人为对象, 以改善人的视觉效果为目的。图像处理中, 输入的是质量低的图像, 输出的是改善质量后的图像, 常用的图像处理方法有图像压缩、 复原、 增强和编码等[1]。印刷电路板(PCB: Printed Circuit Board)自动光学检查(AOI: Automated Optical Inspection)中, 随着线路越来越精细, 要求检测出的缺陷越来越小。若用提高图像分辨率的方法提升检测能力, 则不利于提升产能, 因此目前流行使用ContourExtractor2DimageFilter算法[2]。为提高ContourExtractor2DimageFilter算法实现的速度, 实现图像轮廓提取的实时性, 笔者选择FPGA(Field-Programmable Gate Array)作为主处理芯片, 应用基于Xilinx公司的Spartan-3系列FPGA设计实现了ContourExtractor2DimageFilter算法。

1 方案及主处理芯片选择

FPGA是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上发展的产物, 经过多年研究, 已能集成数字时钟管理单元(完成分频/倍频、 数字锁相和延迟功能的DLL和DCM)、 存储器(Block RAM和Disturbed RAM)、 算术运算单元(乘法器、 加法器)以及特殊功能模块(MAC、 微处理器等硬IP核)等更丰富的资源, 与ASIC相比, FPGA设计简单方便、 费用低[3]。

系统选取Spartan-3系列XC3S1000-4FG456设计一个lane的PCIE总线, 两对差分信号单向传输带宽可达2.5 Gbit/s。整个板卡由Philips PX1011A PCI Express PHY、 Xilinx Spartan-3 FPGA以及优化的Xilinx PCI Express LogiCORE IP核组成。这种功能强大的解决方案包括SERDE Philips PCI Express PHY和物理编码亚层(PCS: Physical Coding Sublayer), 能提供优良的比特速率性能。……