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如何使用FPGA實現一種圖像預處理結構及典型算法

2474220 2018-12-13 | rar | 0.33 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

　　圖像濾波和邊緣檢測等預處理算法是視覺導航系統中道路檢測和車輛檢測等復雜視覺處理的前提，其性能和處理時間直接影響了后續圖像處理的性能及視覺系統的整體響應時間。本文給出了一種基于FPGA的流水線圖像預處理結構，該結構具有良好的擴展性，并能克服因級聯而產生的時序問題。基于這種結構，在FPGA中實現了典型的LoG邊緣檢測算法與中值濾波算法。實驗表明了這種預處理結構的有效性和算法的可行性，并能滿足視覺處理的實時性要求。

　　基于模板濾波的圖像預處理在視覺導航、機器視覺等方面都有著非常重要的作用，其性能和處理時間直接影響了后續圖像處理的性能及視覺處理系統的整體響應時間。模板濾波分為線性濾波與非線性濾波兩種：線性濾波是一種卷積運算，使用大小為nxm的模板掩模圖片中的所有像素，其中涉及了大量的乘法與加法運算，這種卷積運算是一般圖像處理系統中的實現瓶頸；非線性濾波是在模板卷積遍歷整幅圖像的基礎上還要進行多值排序運算。

　　對于馮。諾依曼結構的計算機，屬于單指令單數據（SISD）的計算機體系結構，實現卷積結構的線性或非線性濾波器效率都不高。由于視覺導航系統中實時性要求較高，采用什么樣的結構、如何更快速有效并且穩定的實現圖像預處理在視覺導航系統中就變得至關重要。

　　現場可編程邏輯門陣列（Field Programmable Gate Arrays，FPGA）技術由于其設計靈活性、大規模并行運算等特點，在數字信號處理領域尤其是圖像處理領域被越來越廣泛的使用。

　　本文設計了一種基于FPGA的流水線圖像預處理結構，能夠實時實現圖像預處理。該結構具有良好的擴展性，并能克服因級聯而產生的時序問題。基于這種結構，在FPGA上設計并實現了典型的預處理算法邊緣檢測和中值濾波算法。