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查找算法

  • 基于FPGA的靜止圖像壓縮系統(tǒng)的研究

    基于FPGA的靜止圖像壓縮系統(tǒng)的研究-JPEG編碼器的設(shè)計(jì)電力電子與電力傳動(dòng)數(shù)字圖像在人們生活中的應(yīng)用越來越廣泛,由于原始圖像數(shù)據(jù)量比較大,因此數(shù)字圖像壓縮技術(shù)逐漸成為圖像應(yīng)用的一個(gè)核心環(huán)節(jié)。在數(shù)字圖像壓縮領(lǐng)域,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1992年推出的JPEG標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最為廣泛。 本文基于FPGA設(shè)計(jì)了JPEG圖像壓縮系統(tǒng),通過改進(jìn)算法,優(yōu)化結(jié)構(gòu),在合理的利用硬件資源的條件下,有效的挖掘出算法內(nèi)部的并行性。改進(jìn)了DCT變換算法,設(shè)計(jì)了并行查找表結(jié)構(gòu)的乘法器,采用了流水線優(yōu)化算法來解決時(shí)間并行性問題,提高了DCT模塊的運(yùn)算速度。依據(jù)Huffman編碼表的規(guī)律性,采用并行查找表結(jié)構(gòu),用較少的存儲(chǔ)單元完成了Huffman編碼運(yùn)算,同時(shí)提高了編碼速度。整個(gè)設(shè)計(jì)通過EDA軟件進(jìn)行了邏輯綜合及功能與時(shí)序仿真。綜合和仿真結(jié)果表明,本文提出的算法在速度和資源利用方面均達(dá)到了較好的狀態(tài),可滿足實(shí)時(shí)JPEG圖像壓縮的要求。 設(shè)計(jì)了一個(gè)硬件開發(fā)平臺(tái),對(duì)JPEG圖像壓縮系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。硬件平臺(tái)上使用ADV7181B來實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換;使用TI公司TMS320C6416型DSP芯片實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)配置以及通過PCI接口與上位機(jī)PC的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換;使用Microsoft VC++6.0開發(fā)平臺(tái)開發(fā)了系統(tǒng)控制軟件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)壓縮系統(tǒng)的控制。

    標(biāo)簽: FPGA 圖像壓縮系統(tǒng)

    上傳時(shí)間: 2013-05-24

    上傳用戶:GHF

  • 改進(jìn)的圖像自嵌入水印算法及其MATLAB實(shí)現(xiàn)

    提出通過對(duì)分塊圖像的DCT 系數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍壓縮來改進(jìn)傳統(tǒng)的基于DCT 變換的圖像自嵌入水印算法,并結(jié)合灰度變換函數(shù)與JPEG 標(biāo)準(zhǔn)量化表重新設(shè)計(jì)了DCT 系數(shù)碼長分配表,大幅度提升了量化過程保留的圖

    標(biāo)簽: MATLAB 圖像 水印算法

    上傳時(shí)間: 2013-07-28

    上傳用戶:小鵬

  • 藍(lán)牙跳頻技術(shù)研究及其改進(jìn)算法

    本文研究了藍(lán)牙的跳頻算法,結(jié)合SystemView和Matlab兩種軟件,對(duì)其跳頻內(nèi)核進(jìn)行仿真和分析。同時(shí),對(duì)一種特別用于藍(lán)牙的跳頻改進(jìn)方案——鏈路狀態(tài)歷史紀(jì)錄表的方法進(jìn)行研究。關(guān)鍵字: 藍(lán)牙

    標(biāo)簽: 藍(lán)牙 技術(shù)研究 改進(jìn)算法 跳頻

    上傳時(shí)間: 2013-07-06

    上傳用戶:小草123

  • 圖像處理算法研究及硬件設(shè)計(jì)

    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

  • 基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼算法

    由于旋轉(zhuǎn)變壓器的高精度高可靠性等特點(diǎn),廣泛的應(yīng)用于如航空、航天、船舶、兵器、雷達(dá)、通訊等領(lǐng)域。旋轉(zhuǎn)變壓器輸出模擬量交流信號(hào),經(jīng)過數(shù)字處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字角度信號(hào)才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)或其他控制系統(tǒng),而這種數(shù)字處理比較復(fù)雜,采用專用的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片想達(dá)到理想的精度通常需要較高的成本,限制了它在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。傳統(tǒng)的角測(cè)量系統(tǒng)面臨的問題有:體積、重量、功耗偏大,調(diào)試、誤差補(bǔ)償試驗(yàn)復(fù)雜,費(fèi)用較高。 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)是近年來迅速發(fā)展起來的新型可編程器件。隨著它的不斷應(yīng)用和發(fā)展,也使電子設(shè)計(jì)的規(guī)模和集成度不斷提高。同時(shí)也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的不斷推陳出新。 本文的目的是研究利用FPGA實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器的硬件解碼算法,設(shè)計(jì)基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼系統(tǒng)。 在本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中,通過FPGA芯片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵(lì)信號(hào),再控制A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換,并對(duì)轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理,使用基于CORDIC算法流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的反正切函數(shù)模塊解算出偏轉(zhuǎn)角θ,最后通過串行口將解算的偏差角數(shù)據(jù)輸出。本文還分析了該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因和提高系統(tǒng)精度的方法。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼器的硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn)基本能夠較精確的完成上述的信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)運(yùn)算。

    標(biāo)簽: FPGA 旋轉(zhuǎn)變壓器 解碼 算法

    上傳時(shí)間: 2013-05-23

    上傳用戶:gdgzhym

  • 基于FPGA的遺傳算法硬件實(shí)現(xiàn)研究

    遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強(qiáng)的解決問題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多難優(yōu)化問題,現(xiàn)已成為尋求滿意解的最佳工具之一。然而,較慢的運(yùn)行速度也制約了其在一些實(shí)時(shí)性要求較高場(chǎng)合的應(yīng)用。利用硬件實(shí)現(xiàn)遺傳算法能夠充分發(fā)揮硬件的并行性和流水線的特點(diǎn),從而在很大程度上提高算法的運(yùn)行速度。 本文對(duì)遺傳算法進(jìn)行了理論介紹和分析,結(jié)合硬件自身的特點(diǎn),選用了適合硬件化的遺傳算子,設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架;為了進(jìn)一步利用硬件自身的并行特性,同時(shí)提高算法的綜合性能,本文還對(duì)現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進(jìn)行了研究,討論了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)及研究現(xiàn)狀,并在此基礎(chǔ)上提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的粗粒度并行遺傳算法。 我們構(gòu)建的基于FPGA構(gòu)架的標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架,包括初始化群體、適應(yīng)度計(jì)算、選擇、交叉、變異、群體存儲(chǔ)和控制等功能模塊。文中詳細(xì)分析了各模塊的功能和端口連接,并利用硬件描述語言編寫源代碼實(shí)現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過功能仿真、綜合、布局布線、時(shí)序仿真和下載等一系列步驟,實(shí)現(xiàn)在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它嘗試解決一些函數(shù)的優(yōu)化問題,給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些硬件模塊可以被進(jìn)一步綜合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者調(diào)用。 最后,本文對(duì)硬件遺傳算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的一些尚待解決的問題進(jìn)行了討論,并對(duì)本課題未來的研究進(jìn)行了展望。

    標(biāo)簽: FPGA 算法 硬件 實(shí)現(xiàn)研究

    上傳時(shí)間: 2013-07-22

    上傳用戶:誰偷了我的麥兜

  • 三維圖形幾何管線的算法

    近年來,計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用越來越廣泛,尤其是三維(3D)繪圖。3D繪圖使用3D模型和各種影像處理產(chǎn)生具有三維空間真實(shí)感的影像,應(yīng)用于虛擬真實(shí)情況以及多媒體的產(chǎn)品上,且多半是使用低成本的實(shí)時(shí)3D計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)為基礎(chǔ)。在初期3D圖形學(xué)剛起步時(shí),由于圖形簡單,因此可以利用CPU來運(yùn)算,但隨著圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展,所要繪制的圖形越來越復(fù)雜,這時(shí)如果單純依賴CPU來處理,不能達(dá)到實(shí)時(shí)的要求,因此需要專門的硬件來加速圖形處理,GPU(圖形處理單元)因此出現(xiàn)了。不過由于3D圖形加速硬件的復(fù)雜性和短壽命,這極大地提高了對(duì)硬件開發(fā)環(huán)境的需要。為了更好的對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更改和測(cè)試,不能僅僅用專門定制的方法來設(shè)計(jì),需要其他的方:硬件描述語言(HDL)和FPGA。 隨著計(jì)算機(jī)繪圖規(guī)模的需要,借助輔助硬件資源,來提高圖形處理單元(GPU)處理速度的需求越來越普遍。自從15年前現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)開始出現(xiàn)以來,其在可編程硬件領(lǐng)域所起的作用越來越大。它們?cè)谒俣取Ⅲw積和速度方面都有了很大的提高。這意味著FPGA在以前只能使用專用硬件的場(chǎng)合越來越重要。其中一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是3D圖形渲染,在這個(gè)研究領(lǐng)域里人們正在利用具有可編程性能的FPGA來幫助改進(jìn)圖形處理單元(GPU)的性能。 能夠在廉價(jià)、可動(dòng)態(tài)重新配置的FPGA上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法來輔助硬件設(shè)計(jì)。本文的設(shè)計(jì)就是通過在FPGA上實(shí)現(xiàn)3維圖形幾何處理管線部分功能來提高圖形處理速度。具體實(shí)現(xiàn)中使用硬件描述語言(Verilog HDL)進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì),并發(fā)現(xiàn)問題解決問題。 本文主要特色如下: 1.針對(duì)幾何變換換子系統(tǒng),提出一種硬件實(shí)現(xiàn)方案,該方案能對(duì)基本的幾何變換如:平移、縮放、旋轉(zhuǎn)和投影進(jìn)行操作。首先構(gòu)造出總體變換矩陣,隨后進(jìn)行矩陣乘法運(yùn)算,再進(jìn)行投影變換,最后輸出變換座標(biāo)。提出一種脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu),用于兩個(gè)矩陣的乘法運(yùn)算。找到一種快捷的方法來實(shí)現(xiàn)矩陣相乘,將能大大提高系統(tǒng)的效率。 2.對(duì)于3D圖形裁剪,文中描述了一種裁剪引擎,它能夠處理3D圖形中的裁剪、透視除法以及視口映射的功能。硬件實(shí)現(xiàn)的難度取決于裁剪算法的復(fù)雜程度。我們?cè)赟utherland-Hodgman裁剪算法的基礎(chǔ)上提出一種新的裁剪算法,該算法通過去除冗余頂點(diǎn)以提高處理速度,同時(shí)利用編碼來判斷線段可見性的方法使得硬件實(shí)現(xiàn)變得很容易。 3.最后,我們?cè)贔PGA上實(shí)現(xiàn)了幾何變換以及三維裁剪,并與C語言的模擬結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)結(jié)果正確,且三維裁剪能夠以3M個(gè)三角形/s的速度運(yùn)行,滿足了圖形流水中的實(shí)時(shí)性要求。

    標(biāo)簽: 三維圖形 幾何 算法

    上傳時(shí)間: 2013-04-24

    上傳用戶:yerik

  • 橢圓曲線密碼體制的數(shù)字簽名算法

    隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,基于離散對(duì)數(shù)問題和大整數(shù)因子分解問題的數(shù)字簽名算法越來越不能滿足信息安全的需要。為了滿足信息安全的要求,安全性依賴于橢圓曲線離散對(duì)數(shù)困難問題(ECDLP)的橢圓曲線密碼體制是當(dāng)前密碼學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一。現(xiàn)有的求解ECDLP的算法都是全指數(shù)時(shí)間復(fù)雜度的算法。由于專用集成電路具有速度快、性能好、安全性高等優(yōu)勢(shì),使得采用專用集成電路來實(shí)現(xiàn)橢圓曲線密碼體制己成為主要趨勢(shì)。因此,本課題著眼于應(yīng)用,針對(duì)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了較為深入的探討與研究。 本課題從實(shí)際應(yīng)用的需要出發(fā),以初等數(shù)論、有限域理論、數(shù)字簽名技術(shù)和橢圓曲線理論為依據(jù),確定了如下基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的硬件實(shí)現(xiàn)方案:首先,對(duì)實(shí)現(xiàn)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法所需的算法和技術(shù)進(jìn)行了剖析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然后,按照層次化、模塊化的設(shè)計(jì)思想,在Xinlinx公司的ISE 7.1工具中,采用硬件描述語言VHDL作為設(shè)計(jì)輸入,對(duì)各運(yùn)算器和控制模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì);采用Menter公司的ModelSim SE 6.2b工具對(duì)之進(jìn)行功能仿真,以保證底層設(shè)計(jì)的正確性。最后,在確保每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)正確的前提下,完成電路的總體設(shè)計(jì),再進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的仿真與測(cè)試。 本課題對(duì)Schnorr數(shù)字簽名算法的改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了比未改進(jìn)前的Schnorr數(shù)字簽名算法平均節(jié)省三分之一的運(yùn)行時(shí)間。對(duì)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的設(shè)計(jì)也獲得了良好的指標(biāo):產(chǎn)生簽名只需要1ms多的時(shí)間,驗(yàn)證簽名也需要不到3ms。本課題的研究對(duì)實(shí)現(xiàn)電子交易安全方面有重要的作用,尤其是在密鑰分配、電子貨幣、電子證券、電子商務(wù)和電子政務(wù)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價(jià)值,其成果具有廣泛的應(yīng)用前景。

    標(biāo)簽: 橢圓曲線 密碼體制 數(shù)字簽名算法

    上傳時(shí)間: 2013-04-24

    上傳用戶:獨(dú)孤求源

  • 軟件無線電中數(shù)字下變頻技術(shù)研究

    軟件無線電(SDR,Software Defined Radio)由于具備傳統(tǒng)無線電技術(shù)無可比擬的優(yōu)越性,已成為業(yè)界公認(rèn)的現(xiàn)代無線電通信技術(shù)的發(fā)展方向。理想的軟件無線電系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)體系結(jié)構(gòu)的開放性和可編程性,減少靈活性著的硬件電路,把數(shù)字化處理(ADC和DAC)盡可能靠近天線,通過軟件的更新改變硬件的配置、結(jié)構(gòu)和功能。目前,直接對(duì)射頻(RF)進(jìn)行采樣的技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)普及的產(chǎn)品化,而用數(shù)字變頻器在中頻進(jìn)行數(shù)字化是普遍采用的方法,其主要思想是,數(shù)字混頻器用離散化的單頻本振信號(hào)與輸入采樣信號(hào)在乘法器中相乘,再經(jīng)插值或抽取濾波,其結(jié)果是,輸入信號(hào)頻譜搬移到所需頻帶,數(shù)據(jù)速率也相應(yīng)改變,以供后續(xù)模塊做進(jìn)一步處理。數(shù)字變頻器在發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備中分別稱為數(shù)字上變頻器(DUC,Digital Upper Converter)和數(shù)字下變頻器(DDC,Digital Down Converter),它們是軟件無線電通信設(shè)備的關(guān)鍵部什。大規(guī)模可編程邏輯器件的應(yīng)用為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來極大的靈活性。基于FPGA的數(shù)字變頻器設(shè)計(jì)是深受廣大設(shè)計(jì)人員歡迎的設(shè)計(jì)手段。本文的重點(diǎn)研究是數(shù)字下變頻器(DDC),然而將它與數(shù)字上變頻器(DUC)完全割裂后進(jìn)行研究顯然是不妥的,因此,本文對(duì)數(shù)字上變頻器也作適當(dāng)介紹。 第一章簡要闡述了軟件無線電及數(shù)字下變頻的基本概念,介紹了研究背景及所完成的主要研究工作。 第二章介紹了數(shù)控振蕩器(NCO),介紹了兩種實(shí)現(xiàn)方法,即基于查找表和基于CORDIC算法的實(shí)現(xiàn)。對(duì)CORDIc算法作了重點(diǎn)介紹,給出了傳統(tǒng)算法和改進(jìn)算法,并對(duì)基于傳統(tǒng)CORDIC算法的NCO的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真。 第三章介紹了變速率采樣技術(shù),重點(diǎn)介紹了軟件無線電中廣泛采用的級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器 (cascaded integratot comb, CIC)和ISOP(Interpolated Second Order Polynomial)補(bǔ)償法,對(duì)前者進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)的EDA仿真,后者只進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真。 第四章介紹了分布式算法和軟件無線電中廣泛采用的半帶(half-band,HB)濾波器,對(duì)基于分布式算法的半帶濾波器的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真,最后簡要介紹了FIR的多相結(jié)構(gòu)。 第五章對(duì)數(shù)字下變頻器系統(tǒng)進(jìn)行了噪聲綜合分析,給出了一個(gè)噪聲模型。 第六章介紹了數(shù)字下變頻器在短波電臺(tái)中頻數(shù)字化應(yīng)用中的一個(gè)實(shí)例,給出了測(cè)試結(jié)果,重點(diǎn)介紹了下變頻器的:FPGA實(shí)現(xiàn),其對(duì)應(yīng)的VHDL程序收錄在本文最后的附錄中,希望對(duì)從事該領(lǐng)域設(shè)計(jì)的技術(shù)人員具有一定參考價(jià)值。

    標(biāo)簽: 軟件無線電 數(shù)字下變頻 技術(shù)研究

    上傳時(shí)間: 2013-06-09

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  • 真實(shí)感圖形繪制中明暗效果的FPGA實(shí)現(xiàn)

    計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中真實(shí)感成像包括兩部分內(nèi)容:物體的精確圖形表示;場(chǎng)景中光照效果的適當(dāng)?shù)拿枋觥9庹招Чü獾姆瓷洹⑼该餍浴⒈砻婕y理和陰影。對(duì)物體進(jìn)行投影,然后再可見面上產(chǎn)生自然光照效果,可以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的真實(shí)感顯示。光照明模型主要用于物體表面某點(diǎn)處的光強(qiáng)度計(jì)算。面繪制算法是通過光照模型中的光強(qiáng)度計(jì)算,以確定場(chǎng)景中物體表面的所有投影像素點(diǎn)的光強(qiáng)度。Phong明暗處理算法是生成真實(shí)感3D圖像最佳算法之一。但是由于其大量的像素級(jí)運(yùn)算和硬件難度而在實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形繪制中被Gotuaud明暗處理算法所取代。VLSI技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)于高真實(shí)感實(shí)時(shí)圖形的需求使得Phong明暗處理算法的實(shí)現(xiàn)成為可能。利用泰勒級(jí)數(shù)近似的Fast Phong明暗處理算法適合硬件實(shí)現(xiàn)。此算法需要存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的ROM。這增加了實(shí)現(xiàn)的難度。 本文完成了以下工作: 1、本文簡述了實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形繪制管線,詳細(xì)敘述了所用到的光照明模型和明暗處理方法,并對(duì)幾種明暗處理方法的效果作了比較,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Fast Phong明暗處理算法適用于實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形繪制。 2、在熟悉Xilinx公司FPGA芯片結(jié)構(gòu)及其開發(fā)流程的基礎(chǔ)上,結(jié)合Xilinx公司提供的FPGA開發(fā)工具ISE 7.1i,仿真工具為ISE simulator,綜合工具為XST;完成了Fast Phong明暗處理模塊的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。綜合得到的電路的最高頻率為54.058MHz。本文的Fast Phong明暗處理硬件模塊適用于實(shí)時(shí)真實(shí)感圖形繪制。 3、本文通過誤差分析,提出了優(yōu)化的查找表結(jié)構(gòu)。通過在FPGA上對(duì)本文所提結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,本方案在提高速度、精度的同時(shí)將ROM的數(shù)據(jù)量從64K*8bit減少至13K*8bit。

    標(biāo)簽: FPGA 圖形 繪制

    上傳時(shí)間: 2013-06-21

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