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快速算法基于FPGA的二值圖像連通域標(biāo)記快速算法實(shí)現(xiàn)

  • 指紋識(shí)別算法的研究及基于FPGA的硬件實(shí)現(xiàn)

    隨著圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步,基于生物特征的識(shí)別技術(shù)成為蓬勃發(fā)展的高技術(shù)之一,根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對(duì)生物特征市場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè),該領(lǐng)域的收入的年增長(zhǎng)率30-50%,到2008年,全球總收入將達(dá)到46.39億美元。而基于指紋特征的識(shí)別技術(shù)由于其獨(dú)特的可靠性,穩(wěn)定性,方便快捷的特點(diǎn),恰好符合了市場(chǎng)的需求。目前指紋識(shí)別技術(shù)是生物識(shí)別領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的識(shí)別技術(shù),也是研究與應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最熱門(mén)的概念。NiosⅡ是Altera公司開(kāi)發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核,可以將它嵌入FPGA內(nèi)部,與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個(gè)基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較,嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識(shí)別系統(tǒng)對(duì)速度的要求。 本文對(duì)指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法進(jìn)行了較為深入的研究,結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點(diǎn),對(duì)算法進(jìn)行了合理的選擇與優(yōu)化,形成了一套完整的指紋識(shí)別算法,并提出了一種基于FPGA的指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面: 1、對(duì)指紋圖像預(yù)處理、后處理和匹配算法進(jìn)行了改進(jìn),提高了算法的性能;設(shè)計(jì)了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);提出了一套基于特征點(diǎn)匹配的指紋識(shí)別算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法速度快、誤識(shí)率較低、可靠性較高,可以滿足實(shí)用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本,同時(shí)提升系統(tǒng)的性能的原則,使用Altera公司提供的外圍設(shè)備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個(gè)單片嵌入式系統(tǒng),然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片,外配片外RAM和Flash存儲(chǔ)器以及小鍵盤(pán)和LCD顯示屏等器件,設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng),提出了一套基于FPGA的硬件設(shè)計(jì)方案。 3、利用NiosⅡ開(kāi)發(fā)板對(duì)硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了初步的驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口,并進(jìn)行了算法的移植。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是可行的。基于FPGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴(kuò)展性方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對(duì)這一設(shè)計(jì)繼續(xù)改進(jìn)的思路和下一步研究的內(nèi)容。

    標(biāo)簽: FPGA 指紋識(shí)別 法的研究 硬件實(shí)現(xiàn)

    上傳時(shí)間: 2013-07-28

    上傳用戶:hxy200501

  • 基于FPGA的DMBT信道調(diào)制的設(shè)計(jì)研究

    隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,數(shù)字電視已逐漸成為現(xiàn)代電視的主流。利用今年是奧運(yùn)年的契機(jī),研究和推廣數(shù)字電視廣播具有重大的意義。2006年8月底我國(guó)出臺(tái)的數(shù)字多媒體/電視廣播(DMB-T)標(biāo)準(zhǔn),確立了中國(guó)自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。以此來(lái)發(fā)展擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視事業(yè),不僅可以滿足廣大人民群眾日益增長(zhǎng)的物質(zhì)、文化要求,還可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。 本課題在深入研究DMB-T國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,首先對(duì)系統(tǒng)的調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)規(guī)劃,然后對(duì)信道調(diào)制的星座映射、系統(tǒng)信息插入、幀體數(shù)據(jù)處理、PN序列插入的幀形成模塊和成形濾波模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真,并驗(yàn)證了其正確性。 3780個(gè)子載波的時(shí)域同步正交多載波技術(shù)(TDS-OFDM)是DMB-T調(diào)制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于載波數(shù)不是2的整數(shù)次冪,考慮到實(shí)現(xiàn)的有效性,不能采用現(xiàn)已成熟的基-2或基-4的快速傅立葉變換(FFT)算法。針對(duì)調(diào)制系統(tǒng)中特有的3780點(diǎn)IFFT,課題深入分析和比較了Cooley-Tukey、Winograd和素因子三種離散快速傅立葉變換算法的特點(diǎn)和性能,綜合利用了三種算法優(yōu)勢(shì),考慮了算法的復(fù)雜度、運(yùn)算的速度、資源的消耗,設(shè)計(jì)出一種新的算法,進(jìn)行了Matlab驗(yàn)證和基于FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)的仿真。分析表明,該算法所需的加法、乘法次數(shù)已很逼近4096點(diǎn)FFT算法。 DMB-T發(fā)射端的基帶成形濾波采用了平方根升余弦滾降濾波,由于其0.05的滾降系數(shù)在實(shí)現(xiàn)中比較苛刻,所以是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。本課題利用Matlab工具采用了等紋波最優(yōu)濾波的方法設(shè)計(jì)了169階數(shù)字濾波器,其阻帶衰減達(dá)到了46.9dB,完全符合標(biāo)準(zhǔn)的要求;利用四倍插值的方法實(shí)現(xiàn)了I、Q合路的該濾波器的FPGA設(shè)計(jì),并進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化,顯著降低了濾波器的運(yùn)算量,大大節(jié)約了實(shí)現(xiàn)該濾波器所需的乘法器資源。

    標(biāo)簽: FPGA DMBT 信道 調(diào)制

    上傳時(shí)間: 2013-06-28

    上傳用戶:camelcamel690

  • 基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

    本論文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器,濾波器實(shí)現(xiàn)低通濾波,截止頻率為1MHz,通帶波紋小于1 dB,阻帶最大衰減為-40 dB,輸入輸出數(shù)據(jù)為8位二進(jìn)制,采樣頻率為10MHz。 論文首先簡(jiǎn)要介紹了數(shù)字濾波器的基本原理和線性FIR數(shù)字濾波器的性質(zhì)、結(jié)構(gòu),根據(jù)濾波器的性能要求選擇窗函數(shù)、確定系數(shù),在算法上為了滿足數(shù)字濾波器的要求,對(duì)系數(shù)放大512倍并取整,并用Matlab對(duì)數(shù)字濾波器原理進(jìn)行了證明。同時(shí)簡(jiǎn)述了EDA技術(shù)和FPGA設(shè)計(jì)流程。 其次,論文說(shuō)明了FIR數(shù)字濾波器模塊的劃分,并用Verilog語(yǔ)言在Modelsim環(huán)境下進(jìn)行了功能測(cè)試。對(duì)于數(shù)字濾波器系數(shù)中的-1,-2,4這些簡(jiǎn)單的系數(shù)乘法直接進(jìn)行移位和取反,可以極大的節(jié)省資源和優(yōu)化設(shè)計(jì)。而對(duì)普通系數(shù)乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速實(shí)現(xiàn)了乘積的運(yùn)算;另外,在本設(shè)計(jì)進(jìn)行部分積累加時(shí),采用舍取冗余位,主要是根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)已對(duì)系數(shù)進(jìn)行了放大,而輸出時(shí)又要將結(jié)果相應(yīng)的縮小,所以在累加時(shí),提前對(duì)部分積縮小,從而減少了運(yùn)算量,從時(shí)間和資源上都得到了優(yōu)化。 論文的最后分別用Modelsim和Quartus II進(jìn)行了FIR數(shù)字濾波器的前仿真和后仿真,將仿真的結(jié)果和Matlab中原理驗(yàn)證時(shí)得到的理想值進(jìn)行了比較,并對(duì)所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明:本16階FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)截止頻率為1MHz的低通濾波,并且工作頻率可達(dá)150MHz以上。

    標(biāo)簽: FPGA FIR 數(shù)字 濾波器設(shè)計(jì)

    上傳時(shí)間: 2013-07-15

    上傳用戶:lanwei

  • 基于FPGA的圖像增強(qiáng)技術(shù)研究

    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(mén)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(lái)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(shuō)明了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)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(yǔ)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

  • 基于FPGA的快速傅立葉變換硬件及軟件設(shè)計(jì)!

    基于FPGA的快速傅立葉變換硬件及軟件設(shè)計(jì)!

    標(biāo)簽: FPGA 傅立葉變換 硬件 軟件設(shè)計(jì)

    上傳時(shí)間: 2013-08-06

    上傳用戶:asdkin

  • 這是一個(gè)基于FPGA的加密/解密算法的簡(jiǎn)單介紹

    這是一個(gè)基于FPGA的加密/解密算法的簡(jiǎn)單介紹,并闡述了它的好處。

    標(biāo)簽: FPGA 加密 解密 算法

    上傳時(shí)間: 2013-08-10

    上傳用戶:懶龍1988

  • 基于FPGA的快速反正切運(yùn)算實(shí)現(xiàn)方法可以用于解調(diào)的相位計(jì)算

    基于FPGA的快速反正切運(yùn)算實(shí)現(xiàn)方法可以用于解調(diào)的相位計(jì)算

    標(biāo)簽: FPGA 反正切 運(yùn)算 實(shí)現(xiàn)方法

    上傳時(shí)間: 2013-08-14

    上傳用戶:ommshaggar

  • 基于FPGA的快速并行FFT及其在空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡圖像鎖定系統(tǒng)中的應(yīng)用

    基于FPGA的快速并行FFT及其在空間太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡圖像鎖定系統(tǒng)中的應(yīng)用

    標(biāo)簽: FPGA FFT 并行 圖像

    上傳時(shí)間: 2013-08-28

    上傳用戶:lgnf

  • 用vhdl編寫(xiě)的基于fpga的數(shù)字頻率計(jì)程序算法

    用vhdl編寫(xiě)的基于fpga的數(shù)字頻率計(jì)程序算法

    標(biāo)簽: vhdl fpga 編寫(xiě) 數(shù)字頻率計(jì)

    上傳時(shí)間: 2013-09-07

    上傳用戶:chfanjiang

  • 基于FPGA的FFT算法實(shí)現(xiàn)

    基于FPGA的FFT算法實(shí)現(xiàn)

    標(biāo)簽: FPGA FFT 算法

    上傳時(shí)間: 2014-12-28

    上傳用戶:chongchongsunnan

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