數(shù)字圖像實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)在社會(huì)生活中的各個(gè)方面有著廣泛的應(yīng)用,然而當(dāng)前實(shí)時(shí)圖像處理面臨的重要問(wèn)題是處理速度不足?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)等一些可編程邏輯器件的并行結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為高速圖像處理提供了新的思路,基于可編程片上系統(tǒng)的SOPC(System onProgrammable Chip,可編程片上系統(tǒng))技術(shù)是FPGA中的關(guān)鍵技術(shù),它能將并行計(jì)算和并行結(jié)構(gòu)集于一身,能夠大大加快處理速度,實(shí)時(shí)的完成圖像處理任務(wù)。本文在分析各種圖像處理系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)

2、上,提出了一種FPGA內(nèi)嵌NiosⅡ軟核處理器的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可編程性好的特點(diǎn)。
　　 利用QuartusⅡ軟件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的電路。詳細(xì)的討論了圖像采集處理系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)方法,通過(guò)Veilog HDL硬件編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像傳感器,圖像存儲(chǔ)器的控制,把固有的組件和自定義組件組合起來(lái)形成SOPC系統(tǒng),完成基于FPGA的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)。
　　 針對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理任務(wù),在圖像處理模塊中

3、設(shè)計(jì)了各種濾波算法,分析了圖像處理的特點(diǎn)及其基本處理方法,通過(guò)改進(jìn)算法和優(yōu)化結(jié)構(gòu),在合理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,采用模塊化設(shè)計(jì)思想,提高了圖像處理模塊的處理速度,初步研究了基于FPGA的圖像低層次硬件化處理方法的實(shí)現(xiàn)。對(duì)數(shù)字圖像濾波方法進(jìn)行了對(duì)比分析和優(yōu)化,在FPGA中由Verilog HDL編程結(jié)合QuartusⅡ軟件提供的各種宏功能模塊實(shí)現(xiàn)了灰度增強(qiáng)算法、改進(jìn)中值濾波算法、基于Sobel算子的邊緣檢測(cè)算法

4、、基于拉普拉斯算子的銳化處理等幾種濾波算法。盡可能少的使用了乘法運(yùn)算使電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,節(jié)省系統(tǒng)資源。由于濾波算法采用的都是基本算術(shù)邏輯運(yùn)算,完全能夠保證處理的實(shí)時(shí)性。
　　 通過(guò)對(duì)采集到的同一幅圖像分別在FPGA硬件與軟件上做處理,對(duì)結(jié)果分析表明了使用FPGA進(jìn)行圖像處理不僅能達(dá)到很好的濾波效果,而且其處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于使用軟件方法進(jìn)行處理,可以很好的滿足實(shí)時(shí)處理要求,最后對(duì)系統(tǒng)資源消耗作了簡(jiǎn)要分析,表明所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在滿足性能需