數(shù)字圖像并行處理的VLSI實現(xiàn)研究.pdf

1、提高圖像處理的速度一直是圖像處理中致力于解決又難以突破的關鍵問題之一，圖像并行處理技術則是提高圖像處理速度的最有效的技術。EDA技術的出現(xiàn)和VLSI的發(fā)展，為經(jīng)濟快速、自行開發(fā)高性能的圖像并行處理硬件提供了一個全新的設計平臺和廣闊的發(fā)展空間。 本文在分析了鄰域處理的算法及其并行數(shù)據(jù)結構，鄰域圖像并行處理機等芯片級圖像并行處理器設計技術的基礎上，重點闡述了作者利用EDA技術完成的3個圖像并行處理的VLSI實現(xiàn)設計實例：Sobel圖

2、像邊緣檢測器，Laplacian圖像邊緣檢測器以及整數(shù)小波變換的VLSI實現(xiàn)設計。各設計實例包括算法介紹，系統(tǒng)的總體設計，主要模塊的設計思想，有關仿真結果和分析。 在Sobel圖像邊緣檢測器的VLSI實現(xiàn)設計中，通過設置FIFO棧實現(xiàn)了處理數(shù)據(jù)的緩沖，通過串入并出模塊實現(xiàn)了列像素的刷新，通過設置移位寄存器避免了數(shù)據(jù)的重復輸入和像素處理窗口數(shù)據(jù)的刷新，通過設計并行流水式濾波器和重復設置四個濾波器來提高整個系統(tǒng)的處理速度，因此本系統(tǒng)

3、實現(xiàn)了鄰域數(shù)據(jù)處理的流水式輸入，多層次、全過程的流水線處理和并行處理，具有良好的實時處理性能。對一幅(1024×1024)的圖像，本系統(tǒng)(50M時鐘)的處理時間為0.105s，其處理速度較六級指令流水線的DSP(40M晶振)系統(tǒng)提高了10倍，較MCU系統(tǒng)(12M晶振)提高了400倍。 在Laplacian圖像邊緣檢測器的VLSI的實現(xiàn)設計中，通過使用移位寄存器存放像素值和使用寄存器實現(xiàn)的數(shù)據(jù)串并轉(zhuǎn)換，既避免了卷積運算數(shù)據(jù)的高度重

4、復讀取，又實現(xiàn)了卷積運算數(shù)據(jù)的完全“流水式”輸入，同時采用了速度最優(yōu)的高階分布式算法完成模板的卷積運算，從而使系統(tǒng)在資源，速度上達到了較好的優(yōu)化。本系統(tǒng)經(jīng)過初始的延遲后，每時鐘周期就可“流水式”輸出一個處理結果，具有良好的實時處理性能。若系統(tǒng)時鐘為lOOMHZ，則處理一幅1024*1024的圖像的時間僅需0.01S左右。 整數(shù)小波變換是一種基于提升格式的小波變換，具有計算快捷，節(jié)省內(nèi)存，能對任意尺寸圖像進行小波變換等優(yōu)點，而且可