隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，實(shí)時(shí)圖像處理在多媒體、圖像通信等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。FPGA就是硬件處理實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的理想選擇，基于FPGA的圖像處理專用芯片的研究將成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點(diǎn)。 本文以FPGA為平臺(tái)，使用VHDL硬件描述語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了中值濾波、順序?yàn)V波、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、卷積運(yùn)算和高斯濾波等圖像處理算法。在設(shè)計(jì)過程中，通過改進(jìn)算法和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，在合理地利用硬件資源的條件下，有效地挖掘出算法內(nèi)在的并行性，采用流水線結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法，提高了頂層濾波模塊的處理速度。在中值濾波器的硬件設(shè)計(jì)中，本文提出了一種快速中值濾波算法，該算法大大節(jié)省了硬件資源，處理速度也很快。在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算法的硬件實(shí)現(xiàn)中，本文提出的最大值濾波和最小值濾波算法大大減少了硬件資源的占用率，適應(yīng)了流水線設(shè)計(jì)的要求，提高了圖像處理速度。 整個(gè)設(shè)計(jì)及各個(gè)模塊都在Altera公司的開發(fā)環(huán)境QuartusⅡ以及第三方仿真軟件Modelsim上進(jìn)行了邏輯綜合以及仿真。綜合和仿真的結(jié)果表明，使用FPGA硬件處理圖像數(shù)據(jù)不僅能夠獲得很好的處理效果，達(dá)到較高的工作頻率，處理速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件法處理圖像，可滿足實(shí)時(shí)圖像處理的要求。 本課題為圖像處理專用FPGA芯片的設(shè)計(jì)做了有益的探索性嘗試，對(duì)今后完成以FPGA圖像處理芯片為核心的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著積極的意義。
標(biāo)簽： FPGA 圖像處理 法的研究
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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本文提出了一種基于FPGA的細(xì)胞圖像識(shí)別系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)中FPGA處于核心地位，F(xiàn)PGA采用Altera公司的EP1K100QC208-1芯片，構(gòu)造專用處理功能，實(shí)現(xiàn)彩色圖像灰度化、灰度變換、中值濾波、低通濾波、灰度圖像二值化等算法。這部分處理的數(shù)據(jù)量非常大，由于采用FPGA處理，產(chǎn)生的時(shí)延變得很??；最后系統(tǒng)機(jī)進(jìn)行識(shí)別處理的是二值圖像，數(shù)據(jù)量也很小。所進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn)取得了良好的效果，給出了部分源代碼和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)采用VHDL語言描述，并使用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具進(jìn)行了模擬和驗(yàn)證。
標(biāo)簽： FPGA 圖像識(shí)別 預(yù)處理 硬件
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：xwd2010
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯器件取得了迅速的發(fā)展，其功能日益強(qiáng)大，F(xiàn)PGA內(nèi)部可用邏輯資源飛速增長(zhǎng)，近來推出的FPGA都針對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的特點(diǎn)做了特定設(shè)計(jì)，集成了存儲(chǔ)器、鎖相環(huán)（PLL）、硬件乘法器、DSP模塊等，通過使用各個(gè)公司提供的FPGA開發(fā)軟件使用硬件描述語言，可以實(shí)現(xiàn)特定的信號(hào)處理算法，如FFT、FIR等算法，為電子設(shè)計(jì)工程師提供了新的選擇。實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)采用FPGA+DSP的結(jié)構(gòu)來完成整個(gè)復(fù)雜的圖像處理算法。將圖像處理算法進(jìn)行分類，F(xiàn)PGA和DSP份協(xié)作發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，對(duì)于算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、運(yùn)算量大、實(shí)時(shí)性高的這類處理過程由大容量高性能的FPGA實(shí)現(xiàn)，DSP則用來處理經(jīng)過預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)，來運(yùn)行算法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，乘加運(yùn)算多的算法。整個(gè)系統(tǒng)主要包括FPGA處理單元、DSP處理單元以及PCI接口通訊三個(gè)部分。主要取得的了以下的研究成果：（1）研究了FPGA的工作原理及應(yīng)用，完成了Stratix芯片的選型。設(shè)計(jì)了數(shù)字圖像處理板的電路原理圖和PCB設(shè)計(jì)圖。并對(duì)電路板進(jìn)行調(diào)試，工作正常。（2）完成了FPGA程序下載電纜的PCB電路設(shè)計(jì)，并調(diào)試成功，應(yīng)用到FPGA的調(diào)試下載配置中，取得了良好的實(shí)驗(yàn)與經(jīng)濟(jì)效果。（3）充分利用FPGA的設(shè)計(jì)開發(fā)軟件與工具，完成了中值濾波、形態(tài)學(xué)濾波和自適應(yīng)閾值的FPGA實(shí)現(xiàn)，并給出了詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)過程。將算法下載到FPGA芯片，經(jīng)過試驗(yàn)調(diào)試，達(dá)到要求。（4）研究了PCI接口通訊的實(shí)現(xiàn)方式，選用PCI9054芯片實(shí)現(xiàn)通訊，完成PCI接口電路設(shè)計(jì)，經(jīng)過調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了中斷、DMA等方式，滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。?）學(xué)習(xí)了C6701DSP芯片的工作特性以及內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)，完成了DSP外圍存儲(chǔ)器的擴(kuò)展、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生以及電源模塊等外圍電路的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： FPGA DSP 紅外 圖像預(yù)處理
上傳時(shí)間： 2013-07-16
上傳用戶：xiaowei314
SA4828 是由英國(guó)MITEL 公司推出的一種三相脈寬調(diào)制波發(fā)生器，它采用不對(duì)稱規(guī)則采樣SPWM算法，通過存儲(chǔ)在片內(nèi)ROM 中的調(diào)制波與片內(nèi)產(chǎn)生的三角形載波比較，生成SPWM輸出脈沖。SA4
標(biāo)簽： datasheet 4828 SA
上傳用戶：清風(fēng)冷雨
上傳時(shí)間： 2013-07-22
上傳用戶：Divine
在圖像處理及檢測(cè)系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性要求往往影響著系統(tǒng)處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測(cè)技術(shù)及方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和圖像處理技術(shù)，以交通信息視頻檢測(cè)系統(tǒng)為研究背景，展開了基于FPGA視頻圖像檢測(cè)技術(shù)的研究與應(yīng)用，通過系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了基于FPGA架構(gòu)的圖像并行處理和檢測(cè)系統(tǒng)具有較高的實(shí)時(shí)處理能力，能夠準(zhǔn)確并穩(wěn)定地檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的信息。可見FPGA對(duì)提高視頻檢測(cè)及處理的實(shí)時(shí)性是一個(gè)較好的選擇。 本文主要研究的內(nèi)容有： 1．分析研究了視頻圖像檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)傳統(tǒng)基于PC構(gòu)架和DSP處理器的視頻檢測(cè)系統(tǒng)的弊端，并從可靠性、穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和開發(fā)成本等因素考慮，提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 2．應(yīng)用模塊化的硬件設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建了新一代嵌入式視頻檢測(cè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。該系統(tǒng)由異步FIFO模塊、圖像空間轉(zhuǎn)換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預(yù)處理模塊和圖像檢測(cè)模塊等組成，較好地解決了圖像采樣存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)膯栴}，并為以后系統(tǒng)功能的擴(kuò)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 3．在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法，分析比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法，并給出該算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖，應(yīng)用VHDL硬件描述語言編程、實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果表明，快速中值濾波算法的處理速度較傳統(tǒng)算法提高了50％，更有效地降低了系統(tǒng)資源占用率和提高了系統(tǒng)運(yùn)算速度，增強(qiáng)了檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。 4．研究了基于視頻的交通車流量檢測(cè)算法，重點(diǎn)討論背景差分法，圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值，并對(duì)圖像進(jìn)行了直方圖均衡處理，提高圖像檢測(cè)精度。并結(jié)合嵌入式系統(tǒng)處理技術(shù)，在FPGA系統(tǒng)上研究設(shè)計(jì)了這些算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，用VHDL語言實(shí)現(xiàn)，并對(duì)各個(gè)模塊及相應(yīng)算法做出了功能仿真和性能分析。 5．系統(tǒng)仿真與驗(yàn)證是整個(gè)FPGA設(shè)計(jì)流程中最重要的步驟，針對(duì)現(xiàn)有仿真工具用手動(dòng)設(shè)置輸入波形工作量大等弊病，本文提出了一種VHDL測(cè)試基準(zhǔn)(TestBench)方法解決系統(tǒng)輸入源仿真問題，用TEXTIO程序包設(shè)計(jì)了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口，很好地解決了仿真測(cè)試中因測(cè)試向量龐大而難以手動(dòng)輸入的問題。并將系統(tǒng)的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)在MATLAB上還原為圖像，方便了系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果的分析與調(diào)試。系統(tǒng)測(cè)試的結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)基本符合要求，可以排除行走路人等移動(dòng)物體(除車輛外)的噪聲干擾，有效地檢測(cè)出正確的目標(biāo)。 本文主要研究了基于FPGA片上系統(tǒng)的圖像處理及檢測(cè)技術(shù)，針對(duì)FPGA技術(shù)的特點(diǎn)對(duì)某些算法提出了改進(jìn)，并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim軟件開發(fā)平臺(tái)上仿真實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本文的研究對(duì)智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)的車流量檢測(cè)做了有益探索，對(duì)其他場(chǎng)合的圖像高速處理及檢測(cè)也具有一定的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 視頻圖像 檢測(cè)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-13
上傳用戶：woshiayin
本文以“機(jī)車車輛輪對(duì)動(dòng)態(tài)檢測(cè)裝置”為研究背景，以改進(jìn)提升裝置性能為目標(biāo)，研究在Altera公司的FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片Cyclone上實(shí)現(xiàn)圖像采集控制、圖像處理算法、JPEG(Joint Photographic Expert Group)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的基本系統(tǒng)。本文使用硬件描述語言Verilog，以RedLogic的RVDK開發(fā)板作為硬件平臺(tái)，在開發(fā)工具OUARTUS2 6.0和MODELSIM SE 6.1B環(huán)境中完成軟核的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證。 數(shù)據(jù)采集部分完成的功能是將由模擬攝像機(jī)拍攝到的圖像信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，然后從數(shù)據(jù)流中提取有效數(shù)據(jù)，加以適當(dāng)裁剪，最后將奇偶場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)合并成幀，存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。數(shù)字化及碼流產(chǎn)生的功能由SAA7113芯片完成，由FPGA對(duì)SAA7113芯片初始化設(shè)置、控制，并對(duì)數(shù)字化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。 圖像處理算法部分考慮到實(shí)時(shí)性與算法復(fù)雜度等因素，從裝置的圖像處理流程中有選擇性地實(shí)現(xiàn)了直方圖均衡化、中值濾波與邊緣檢測(cè)三種圖像處理算法。 壓縮編碼部分依據(jù)JPEG標(biāo)準(zhǔn)基本系統(tǒng)順序編碼模式，在FPGA上實(shí)現(xiàn)了DCT(Discrete Cosine Transform)變換、量化、Zig-Zag掃描、直流系數(shù)DPCM(Differential Pulse Code Modulation)編碼、交流系數(shù)RLC(Run Length code)編碼、霍夫曼編碼等主要步驟，最后用實(shí)際的圖像數(shù)據(jù)塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。
標(biāo)簽： FPGA 圖像處理 壓縮編碼 算法
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圖像增強(qiáng)技術(shù)是數(shù)字圖像處理領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，隨著數(shù)字圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，快速、實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展為數(shù)字圖像實(shí)時(shí)處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)，尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)憑借其高速并行、可重配置的架構(gòu)和基于查找表的獨(dú)特結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)使得在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的應(yīng)用持續(xù)上升。國(guó)內(nèi)外，越來越多的實(shí)時(shí)圖像處理應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)向FPGA平臺(tái)。 本文基于FPGA的圖像增強(qiáng)技術(shù)研究主要是針對(duì)空間域方法，這種方法是指在空間域內(nèi)直接對(duì)像素灰度值進(jìn)行運(yùn)算處理，算法簡(jiǎn)單并且存在并行性，非常適合于用硬件實(shí)現(xiàn)。FPGA可以靈活地實(shí)現(xiàn)并行、實(shí)時(shí)處理圖像數(shù)據(jù)，正是利用這一特點(diǎn)，本文提出了一種基于FPGA的圖像增強(qiáng)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用SOPC技術(shù)，完成圖像增強(qiáng)處理。文中給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，并分析了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能實(shí)現(xiàn)，說明了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程。其硬件平臺(tái)的核心部分是Altera公司Stratix系列的．FPGA EPlS40芯片，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法構(gòu)造圖像增強(qiáng)處理功能模塊，利用硬件描述語言vHDL對(duì)圖像增強(qiáng)模塊進(jìn)行電路描述，并進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、仿真，在生成系統(tǒng)配置文件后加載到FPGA上進(jìn)行板級(jí)調(diào)試。完成了基于FPGA的圖像增強(qiáng)算法模塊的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)運(yùn)算增強(qiáng)處理模塊、中值濾波器模塊，并對(duì)中值濾波器進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，采用FPGA完成了對(duì)圖像增強(qiáng)算法的硬件加速。
標(biāo)簽： FPGA 圖像增強(qiáng) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-16
上傳用戶：songrui
在船舶交管系統(tǒng)中，雷達(dá)信息處理是最重要的組成部分。視頻回波處理中的雜波處理要求實(shí)時(shí)性很高，大約要在一個(gè)距離單元的時(shí)間(0.05-0.1us)內(nèi)完成。雜波處理如恒虛警處理本身比較復(fù)雜，這類處理過程又要求快速，圖像顯示系統(tǒng)要求及時(shí)的把接收到的雷達(dá)方位數(shù)據(jù)從極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)。在軟件上實(shí)現(xiàn)這些算法雖然精度可以達(dá)到，但是實(shí)時(shí)性問題不能滿足。因此這類問題多采用高速專用數(shù)字設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。FPGA在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域有非常廣闊的應(yīng)用前景，以其優(yōu)良的性能在數(shù)字信號(hào)處理中發(fā)揮了重大的作用。CORDIC算法可以在硬件上以很高的精度實(shí)現(xiàn)一些函數(shù)和運(yùn)算。針對(duì)以上幾點(diǎn)，本文提出了利用CORDIC算法，基于FPGA來實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示的算法研究，用硬件來實(shí)現(xiàn)正弦、余弦、正切、乘法、除法、指數(shù)和對(duì)數(shù)等基本函數(shù)和運(yùn)算，把他們?cè)O(shè)計(jì)成為可重用的IP core，這樣可以滿足實(shí)時(shí)性和精度的問題。從而在將來的算法研究中方便的調(diào)用，這樣在算法研究中可以節(jié)約大量的時(shí)間，在一定程度上降低研究的難度。 圍繞雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示，本次課題設(shè)計(jì)主要做了如下工作： 1．對(duì)CORDIC算法進(jìn)行分析和研究，以及它在雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示中的影響。 2．成功用硬件描述語言在Xilinx公司軟件ISE的環(huán)境下編寫代碼，在Synplify和Modelsim上做了綜合和仿真。 3．對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行精度和速度分析。 4．對(duì)雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示的相關(guān)算法進(jìn)行分析和研究。 5．從實(shí)例分析IP core的特點(diǎn)，對(duì)算法研究的影響和IP core在雷達(dá)信號(hào)處理和圖像顯示中的應(yīng)用。 最終在實(shí)踐環(huán)節(jié)，成功利用CORDIC算法，在FPGA上實(shí)現(xiàn)可重用的IP core，這些IP core能夠以很高的精度實(shí)現(xiàn)一些基本函數(shù)和運(yùn)算，在雷達(dá)信號(hào)處理與圖像顯示中起到很大的作用。
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號(hào)處理 圖像顯示
上傳用戶：steele
隨著圖像分辨率的越來越高，軟件實(shí)現(xiàn)的圖像處理無法滿足實(shí)時(shí)性的需求；同時(shí)FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實(shí)現(xiàn)圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國(guó)內(nèi)外的一個(gè)熱門領(lǐng)域。 本文在FPGA平臺(tái)上，用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了一個(gè)研究圖像處理算法的可重復(fù)配置的硬件模塊架構(gòu)，架構(gòu)包括PC機(jī)預(yù)處理和通信軟件，控制模塊，計(jì)算單元，存儲(chǔ)器模塊和通信適配模塊五個(gè)部分。其中的計(jì)算模塊負(fù)責(zé)具體算法的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。架構(gòu)為計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可添加、移出接口，不同的算法設(shè)計(jì)只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構(gòu)中來進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。 在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上本文實(shí)現(xiàn)了排序?yàn)V波，中值濾波，卷積運(yùn)算及高斯濾波，形態(tài)學(xué)算子運(yùn)算等經(jīng)典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設(shè)計(jì)方法及優(yōu)化策略，通過性能分析，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)圖像處理在時(shí)間上比軟件處理有了很大的提高；通過結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)FPGA的處理結(jié)果達(dá)到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實(shí)現(xiàn)較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進(jìn)，提高了算法的可用性，同時(shí)為進(jìn)一步的研究提供了更加便利的平臺(tái)。 整個(gè)設(shè)計(jì)都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。在軟件仿真過程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結(jié)合使用。 本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究，為實(shí)現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。
標(biāo)簽： 圖像處理 算法研究 硬件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-30
上傳用戶：水瓶kmoon5
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