基于FPGA圖像處理系統(tǒng)的關(guān)鍵算法研究及硬件實(shí)現(xiàn).pdf

1、圖像處理系統(tǒng)正向著高速、高分辨率、高集成化、高可靠性方向發(fā)展。鑒于軟件處理系統(tǒng)在速度和實(shí)時(shí)性上的不足，用硬件來實(shí)現(xiàn)圖像處理算法正逐漸成為研究熱點(diǎn)?？删幊踢壿嬮T陣列（FPGA）是當(dāng)今運(yùn)用極其廣泛的可編程邏輯器件，能在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)硬件并行和流水線處理技術(shù)，并且具有速度快、可移植性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，非常適合算法簡(jiǎn)單而數(shù)據(jù)量大的圖像前期預(yù)處理。
　　 國(guó)內(nèi)外都已針對(duì)FPGA圖像處理系統(tǒng)展開廣泛的研究，但國(guó)內(nèi)在FPGA彩色圖像的實(shí)時(shí)處理、后期圖像處

2、理算法的硬件實(shí)現(xiàn)以及處理算法的優(yōu)化等問題上與國(guó)外存在較大差距。在這樣的背景下，本文工作首先對(duì)彩色圖像實(shí)時(shí)預(yù)處理算法進(jìn)行研究和改進(jìn)，設(shè)計(jì)出適于FPGA硬件實(shí)現(xiàn)的圖像處理算法；然后通過系統(tǒng)接口控制和資源分配技術(shù)，在基于CYCLONEII FPGA的硬件圖像處理平臺(tái)上予以實(shí)現(xiàn)；最后通過信號(hào)流程設(shè)計(jì)與接口控制，將圖像處理模塊嵌入到圖像采集和處理整體系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)彩色視頻圖像的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、處理及顯示。
　　 論文的第一章通過參考國(guó)內(nèi)

3、外相關(guān)文獻(xiàn)，選擇適宜于在硬件上實(shí)現(xiàn)的圖像預(yù)處理算法，并確定圖像處理系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。
　　 論文的第二章介紹了MATLAB 7.0和QUARTUSII 9.0兩種開發(fā)工具。詳細(xì)介紹了在MATLAB 7.0軟件環(huán)境下開發(fā)圖像處理算法和進(jìn)行功能仿真的過程；FPGA圖像處理系統(tǒng)的開發(fā)流程和設(shè)計(jì)方法，主要包括對(duì)FPGA開發(fā)環(huán)境QUARTUSII和開發(fā)語言VERILOG HDL的詳細(xì)介紹。
　　 論文的第三章和第四章重點(diǎn)研究了最

4、常用的兩種圖像預(yù)處理方法：圖像平滑和圖像銳化。詳細(xì)分析和研究了常用圖像預(yù)處理空域處理算法，對(duì)中值濾波算法的幾種實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了分析比較，提出將濾波窗口進(jìn)行橫向拓展的創(chuàng)新性改進(jìn)，提高了中值濾波算法的執(zhí)行速度。分別將中值濾波、拉普拉斯濾波等典型的圖像預(yù)處理算法在FPGA硬件上予以實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了圖像并行傳輸和流水線處理，最終設(shè)計(jì)生成圖像處理模塊。
　　 論文的第五章研究了圖像采集系統(tǒng)和圖像處理模塊的接口控制，將圖像處理模塊植入實(shí)時(shí)圖像采集