基于多處理單元的數(shù)字圖像處理電路的研究.pdf

1、數(shù)字圖像處理是近幾十年來(lái)蓬勃發(fā)展起來(lái)的一門先進(jìn)技術(shù)，其含義就是利用數(shù)字計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行加工處理，以得到某些預(yù)期的效果，或從圖像中提取某些有用的信息。數(shù)字圖像處理技術(shù)自出現(xiàn)以來(lái)，發(fā)展非常迅速，目前已經(jīng)成為工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)等眾多領(lǐng)域?qū)W習(xí)和研究的對(duì)象。它的發(fā)展和應(yīng)用給人類帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。數(shù)字圖像最主要的特點(diǎn)是圖像信息量大，因此圖像處理最主要的一個(gè)因素也就是處理的速度問(wèn)題?，F(xiàn)在已經(jīng)有多種比較成功的圖像處理技術(shù)，涉及DSP

2、、FPGA和ARM等多個(gè)方面，但是由于各種硬件所固有的優(yōu)缺點(diǎn)，這些技術(shù)在處理上存在優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，也同樣存在一些不足。 本文首先介紹了數(shù)字圖像處理的一些基礎(chǔ)知識(shí)，包括幾種常見(jiàn)的數(shù)字圖像格式和常用的數(shù)字圖像處理算法，其中圖像處理算法以圖像的邊緣檢測(cè)算法為主。然后對(duì)現(xiàn)有的幾種數(shù)字圖像處理技術(shù)從硬件結(jié)構(gòu)和處理速度方面進(jìn)行了比較研究，包括單DSP核和多DSP核的技術(shù)，指出各種技術(shù)所存在的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了數(shù)字圖像并行處理的一些基礎(chǔ)知識(shí)，在此基礎(chǔ)

3、上，提出了一種新的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，即多處理單元的硬件結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)處理速度為主要目的，采用指令集的控制方式，以滿足多種數(shù)字圖像處理算法的要求。接著，對(duì)系統(tǒng)的幾個(gè)主要部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，從速度和面積兩個(gè)方面進(jìn)行了考慮，給出了具體的設(shè)計(jì)方案。之后，在系統(tǒng)方案分析的基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)的各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，并給出了各個(gè)模塊的具體結(jié)構(gòu)和驗(yàn)證結(jié)果，其中系統(tǒng)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證均采用VerilogHDL語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)完成后，通過(guò)編寫相應(yīng)的

4、指令代碼和測(cè)試文件，用一個(gè)基于Sobel算子的圖像邊緣檢測(cè)算法來(lái)驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的功能正確性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮了速度和面積的因素，針對(duì)性地進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)。最后，提出了本系統(tǒng)所存在的不足，指出所要完成的后續(xù)工作。 本文是在對(duì)現(xiàn)有的幾種數(shù)字圖像處理器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較研究的基礎(chǔ)上提出自己的設(shè)計(jì)思想的，所以本文的重點(diǎn)在于對(duì)系統(tǒng)方案的分析和實(shí)現(xiàn)上，主要包括處理陣列部分、存儲(chǔ)部分以及主控制部分的分析和實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于主控制器部分的指