【正文】 哈爾濱工程大學本科生畢業(yè)論文 基于 FPGA 的自動調(diào)焦電路 設計與實現(xiàn) 院 （系）： 信息與通信工程 學院 專 業(yè)： 電子信息工程 學 號： 學 生 姓 名： 指 導 教 師： 副教授 2021 年 6 月哈爾濱工程大學本科生畢業(yè)論文 摘 要 隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及 現(xiàn)代光學儀器設備在智能化、簡便化方面的突破， 令 數(shù)字光學設備迅速普及。數(shù)字信號處理理論的成熟與 發(fā)展使得基于數(shù)字信號處理方式的自動調(diào)焦成為可能。 本設計使用 FPGA 作為數(shù)字信號處理與系統(tǒng)控制的核心器件。將由攝像頭輸入的模擬電視信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電視信號；經(jīng)過 FPGA 處理后再將其轉(zhuǎn)換為模擬電視信號輸出，并由電視機顯示；同時 FPGA 控制電機的進退實現(xiàn)自動調(diào)焦。 系統(tǒng)硬件部分以 FPGA 為核心，搭載輸入視頻處理器 SAA7111AHZ 與數(shù)字視頻編碼器 SAA7120 以及 RAM 等其他附屬電路。系統(tǒng)軟件部分使用 I2C 總線實現(xiàn)對輸入視頻處理器和數(shù)字視頻編碼器的初始化，實現(xiàn) PAL 制式模擬電視信號 YUV數(shù)字電視信號 PAL 制 式模擬電視信號的轉(zhuǎn)換，并使用電視機將其輸出。根據(jù)復合視頻圖像信號的相關(guān)原理，對輸入視頻的中心區(qū)域進行灰度熵值的運算，并控制電機的轉(zhuǎn)動方向以 閾值 法實現(xiàn)自動調(diào)焦。 在本 設計 中，完成了相關(guān)的軟件和硬件設計，并經(jīng)過調(diào)試后， 能夠?qū)崿F(xiàn)較好效果的自動調(diào)焦 。 關(guān)鍵詞 ： FPGA；灰度熵；輸入視頻處理器； 數(shù)字 視頻編碼器 哈爾濱工程大學本科生畢業(yè)論文 ABSTRACT The digtal optical equipments bee popular,with the development of verylargescale integrated circuits and the major breakthrough of the modern optical equipments in intelligentizating and facilitating process. The automatic focusing which based on digital signal processing can be realized. In this desgin, FPGA is the key ponent of digital signal processing and system , an analog TV signal captured by the camera is transformed to a digital TV signal。 and then the digtal TV signal is processed by FPGA and finally it is transformed to an analog TV signal output。 at the same time, the automatic focusing is realized by the motor controled by FPGA. In the hardware part of the system,FPGA is used as the key ponent,with accessory circuit such as video input processor, digital video encoder and so the software part, the video input processor and digital video encoder is initialized throgh the I2C bus in order to realize the interconversion of PAL standard analog TV signals and YUV digital TV signals ,which are the output of monitor. According to the theory of posite video signal,the system selects the center part of the input video and calculates its gray region entropy , then control the motor rotation to realize automatic focusing using the thresholding method. In this design, the relevant software and hardware are pleted, and can bring automatic focusing into effect well after testing . Key words: FPGA。Gray entropy。 Video Input Processor。 Digital Video Encoder 哈爾濱工程大學本科生畢業(yè)論文 目 錄 第 1 章 緒論 1 課題背景和意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 概述 2 國外研究現(xiàn)狀 3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 4 主要研究內(nèi)容 5 第 2 章 自動調(diào)焦系統(tǒng)相關(guān)理論 6 復合視頻圖像信號 6 電視掃描原理 6 復合視頻圖像信號的組成 6 復合視頻圖像信號主要制式 8 I2C 總線 9 概述 9 I2C 總線的主要特點 10 I2C 總線的工作狀態(tài)及時序 11 自動調(diào)焦的幾種主要方法 13 測距方法 13 聚焦檢測方法 14 基于灰度熵值法的自動調(diào)焦算法 15 灰度熵值提取算法 15 閾值判斷算法