基于动态影像切换速度快的特点, 提出一种可内嵌于显示器中, 通过硬件实现的色彩管理方法来提高显示器图像颜色信息的一致性。研究了ICC规范的色彩管理理论, 基于三维查找表与插值法, 建立了显示器驱动信号值间的非均匀查找表; 利用查找表数据, 通过三维插值算法实现了显示器的色彩管理, 并通过对图像特征的判断完成了自适应渲染功能。在现场可编程门阵列上建立了基于该方法的显示器实时色彩管理系统, 利用该系统对两台显示器进行了色彩管理实验。结果表明, 在实行色彩管理前后, 两台显示器的最大色差/平均色差分别为14.56/5.08与5.4/1.83ΔEuv色差单位; 使用自适应渲染功能则较好地保留了原图像的细节信息。该系统可对显示器进行较高精度的色彩管理, 且满足高清分辨率动态影像实时性的需求。

剖析了时间延迟积分CCD( TDICCD)像元校正对信噪比和调制传递函数测试的影响，设计了基于辐射标定和地面控制的多通道TDICCD像元响应非均匀性实时处理方法以提高星上实时图像的像元响应非均匀性。该方法基于辐射标定去除图像的固定图形噪声，并校正图像奇异点; 通过分析星上实时传输图像，处理奇异点像元的图像问题，实现地面控制像元响应非均匀性的实时调整。提出的系统实时处理方式可以不改变硬件结构即有效改善图像的视觉效果，对于坏像元、像元性能降低、像元污染等特定情况有很强的纠错能力。实际成像试验的对比表明，该方法对信噪比、调制传递函数有很好的修正作用，其精确调整能力分别达到0.1db及0.01; 在50%饱和值下测试的图像非均匀性指标达到1.25%。 该方法结构简单，在工程实践中有很好的应用前景。关键词: 时间延迟积分CCD(TDICCD); 辐射标定;像元响应非均匀性校正; 现场可编程门阵列(FPGA)实时处理; 灰度插值中图分类号:

为克服传统大容量FLASH视频存储控制器时序设计复杂、缓存资源要求较高的缺点，设计了一种利用视频行场信号消隐期进行时序控制的FLASH视频存储控制器。该控制器基于FPGA时序设计，利用视频行场同步信号消隐期时间写入FLASH的读出和写入控制命令。由于无需缓存资源即可实现多级流水线的设计，提高了时序控制效率，简化了时序设计过程。基于Verilog 硬件描述语言，设计了3级流水线和并行控制时序，数据达120 MB/s，实现了对2 048 pixel×1 752 pixel/15 frames高速视频数据的实时存储与回放。仿真与实验结果均表明，系统时序设计正确，大容量FLASH阵列读写操作正常，可实现视频数据的采集、存储、回放等多种功能。

基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了具有Anti-windup策略的速度控制器用于永磁同步电机伺服控制系统，并给出了相应的集成设计方法。该方法通过单片FPGA实现永磁同步电机的全数字集成控制。采用FPGA的嵌入式Nios II核完成速度环控制策略，通过FPGA的并行硬件电路实现了高速电流环控制器。为了解决速度给定较大时产生的控制器积分饱和问题，设计了具有Anti-windup策略的PI速度控制器用于有效地减小转速超调量，缩短调节时间。实验结果表明: 与PI控制器相比，使用这种速度控制方法可使永磁同步电机最大转速跟踪精度提高10 r/min，且具有良好的动态性能和稳态精度。 提出的设计方法满足永磁同步电机伺服控制系统的设计需要。

利用60吋全固态激光电视样机, 建立了原有的电视色度信号向激光电视色度信号转换的模型。根据激光显示的特点, 推导出以三色激光( 红: 660 nm, 绿: 532 nm,蓝: 457 nm)为三基色的激光电视颜色系统与荧光粉电视三基颜色系统的矩阵转换关系。利用解码模块、现场可编程门阵列(FPGA)色域转换模块和编码模块搭建了激光三基色系统和普通电视三基色系统的色域转换电路, 分析了电路中各个模块的作用及整个电路的工作过程, 实现了对高清视频信号的色域转换。对比了不同颜色在转换后的激光电视上与荧光粉电视上的显示效果, 对11个特征颜色的测量显示, 其色域转换误差小于9.8%。实验取得了很好的色域转换效果, 成功地验证了高清激光电视的色彩复现能力。

提出了一种接触式图像传感器(CIS)扫描仪非均匀校正的新方法，能够快速高效地完成对CIS扫描仪彩色图像的非均匀校正，消除了CIS的颜色差异。采用多点分段单步法进行标定，采用现场可编程门阵列实现校正，并最终得到颜色均匀的彩色图像。对于分辨率高达1200 dpi的CIS扫描仪，采集一次样板纸完成全部颜色空间的分段标定，图像传输的同时完成校正，校正过程仅耗时0.125 μs。实际应用效果显示校正后R,G,B三个通道的像素误差控制在5个像素以内，相比校正前图像均匀性提升10倍左右，比传统两点法提升3倍左右，且明显改善图像颜色突变、暗淡以及随机条纹等问题。

针对CCD相机在一些特殊场合成像时遇到的前后两帧图像场景不一致、应用环境多样性等问题, 提出了一种基于图像直方图统计和分块均值的自动调光算法。该算法首先分析一帧图像的亮度分布, 并计算出下一帧图像的最佳均值。然后根据该均值调整下一帧图像的曝光量, 使其合理曝光。实验结果表明, 利用此方法可以获得整体亮度合适的图像。在统计直方图后, 计算最佳均值只需利用到直方图和几个均值, 与图像本身的大小没有关系, 所以计算量非常小; 在像素时钟为60 MHz时, 每次计算时间为6 μs。另外, 此方法具备较好的场景适应能力, 满足场景时刻变化时CCD相机自动调光以及实时性的要求。

提出了一种从XDL文件中提取现场可编程门阵列(FPGA)底层逻辑和布线资源的方法。预处理阶段通过正则表达式将原有底层逻辑文件转换为待分析的有层次属性的关系型数据库。数据挖掘阶段则根据各个层次数据内部的特性不同, 采用不同的算法进行聚类来得到初步知识。通过粗糙集分析初步知识间的关系和约简属性, 得出初步知识间的联系同时进一步提取出决策规则和产生式规则的知识。最后, 通过规则验证器和泛化器对提取出的规则进行验证和泛化。实验结果表明, 对于大型的FPGA器件, wire的逻辑最高压缩比可以达到2.88×10-4。该方法相对于底层器件有较好的通用性和交互性, 适用于对不同器件族FPGA底层信息的知识提取,对深入研究FPGA的拓扑架构,提高对FPGA进行动态重配置的可控性和实现更灵活的重配置很有意义。

针对目前遥感相机输出通道多、数据率高和像素灰阶高等特点, 提出并构建了基于现场可编程门阵列(FPGA)并行处理技术的快视系统。该系统主要由存储单元、预处理单元以及高清显示单元等核心部件组成。存储单元采用FPGA直接控制大容量SATA磁盘阵列实现高速海量存储; 预处理单元实时对高速海量图像数据进行缩放、平移和数据融合等操作, 克服传统快视系统无法高速处理海量图像数据的技术瓶颈; 高清显示单元驱动3台12位显示器进行高灰阶、大幅面无缝拼接显示, 弥补以往对高灰阶遥感图像只能截断显示的缺陷。实验结果表明: 该系统存储容量达96 TB, 可对总速率高达19.7 Gb/s 的12通道12位量化遥感图像数据进行实时记录与无失真显示。系统工作稳定可靠, 易于扩展, 已成功运用于遥感相机的研制测试中, 大大提高了遥感相机的研制效率。

设计了光纤传输系统以实现交通诱导屏图像数据的远距离实时传输。针对原光端机的诸多缺点，提出了传输系统的设计方案，构建了完整的系统结构。依据以太网相关传输协议对物理层和数据链路层的设计思想进行了分析，给出了系统中重要模块的设计方法，并对内存寻址和带宽估计进行了精确计算。测试结果表明：利用单芯光纤可完成最大分辨率为1 024 pixel×768 pixel，刷新频率为60 Hz的图像源的实时传输，最大传输速率达1.5 Gbps，距离为5~10 km。与原传输方案相比，该方案减少了额外光端机设备，光纤利用率提高了80%，并利用接收端级联减少了光纤铺设成本。系统能够满足城市交通指挥中心对诱导屏实时信号的传输要求，传输性能可靠，已应用于现行交通诱导系统中。