基于FPGA圖像處理系統(tǒng)的關(guān)鍵算法研究及硬件實現(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)在速度和實時性上的不足，用硬件來實現(xiàn)圖像處理算法正逐漸成為研究熱點。可編程邏輯門陣列（FPGA）是當今運用極其廣泛的可編程邏輯器件，能在設(shè)計上實現(xiàn)硬件并行和流水線處理技術(shù)，并且具有速度快、可移植性強的優(yōu)勢，非常適合算法簡單而數(shù)據(jù)量大的圖像前期預(yù)處理。
　　 國內(nèi)外都已針對FPGA圖像處理系統(tǒng)展開廣泛的研究，但國內(nèi)在FPGA彩色圖像的實時處理、后期圖像處

2、理算法的硬件實現(xiàn)以及處理算法的優(yōu)化等問題上與國外存在較大差距。在這樣的背景下，本文工作首先對彩色圖像實時預(yù)處理算法進行研究和改進，設(shè)計出適于FPGA硬件實現(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上予以實現(xiàn)；最后通過信號流程設(shè)計與接口控制，將圖像處理模塊嵌入到圖像采集和處理整體系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對彩色視頻圖像的實時采集、存儲、處理及顯示。
　　 論文的第一章通過參考國內(nèi)

3、外相關(guān)文獻，選擇適宜于在硬件上實現(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。詳細介紹了在MATLAB 7.0軟件環(huán)境下開發(fā)圖像處理算法和進行功能仿真的過程；FPGA圖像處理系統(tǒng)的開發(fā)流程和設(shè)計方法，主要包括對FPGA開發(fā)環(huán)境QUARTUSII和開發(fā)語言VERILOG HDL的詳細介紹。
　　 論文的第三章和第四章重點研究了最

4、常用的兩種圖像預(yù)處理方法：圖像平滑和圖像銳化。詳細分析和研究了常用圖像預(yù)處理空域處理算法，對中值濾波算法的幾種實現(xiàn)方案進行了分析比較，提出將濾波窗口進行橫向拓展的創(chuàng)新性改進，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硬件上予以實現(xiàn)，實現(xiàn)了圖像并行傳輸和流水線處理，最終設(shè)計生成圖像處理模塊。
　　 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時圖像采集