基于FPGA的数字图像预处理算法研究

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1、硕I：论文皋十FPGA的数’，I鳖

2、像顶处理算法研究摘要实时图像处理系统对图像的处理速度要求比较高，软件实现图像处理无法满足要求，一般用硬件来实现，FPGA就是～种比较理想的器件。当前，基于FPGA的图像处理研究成为一个热门课题。本文采用FPGA构建了一个用于验证图像预处理算法的系统，此系统主要由PC机、通信模块、存储模块、图像预处理算法模块、FIFO模块和控制模块组成。在此验证系统的上，实现了统计排序滤波、中值滤波、形态学滤波、高斯滤波、拉普拉斯算子和Sobel算子等典型的图像预处理算法。在设计过程

3、中，充分考虑了硬件实现图像算法的特点和要求，有效挖掘图像算法内在的并行性，以及采用流水线结构，对图像算法进行了优化和改进，减少硬件资源的消耗，提高图像算法的处理速度。整个系统设计、仿真及验证是在QuartusII软件平台下，用VerilogHDL编程实现的，并在以Altera公司的EP2C8Q208C8芯片为核心设计的硬件平台上得到了验证。对图像预处理算法的处理效果和性能进行分析，并得出用FPGA实现的图像处理算法处理速度较快，可以满足实时性要求。本文的研究对FPGA在实时图像处理系统中的应用做了有益

4、的尝试，对基于FPGA的实时图像处理系统的实现有着积极的意义。关键词：图像预处理，并行处理，FPGA，图像算法，VerilogHDLAbstractThehighspeedofimageprocessingisrequiredinthereal-timeimageprocessingsystem·Imageprocessingwithsoftwarecan’tmeetthedemand，SOitismainlyimplementedbyhardware．FPGAisanidealdeviceforth

5、ispurpose．Atpresent，theresearchofimageprocessingbasedontheFPGAhasbecomeahottopic．ThisthesisconstructsasystembasedonFPGAhardwaretovalidatethealgorithmofimagepreprocessing．ThesystemismainlycomposedofPC，communicationmodule，memorymodule，imagepreprocessingal

6、gorithmmodule，FIFOmoduleandcontrolmodule．Severaltypicalimagepreprocessingalgorithms，suchasstatisticorderfilter,medianfilter,Morphologicalfilter,Gaussianfilter,LaplacianandSobeloperatoretc，areimplementedonthesystem．Intheprocessofthesystemdesign，thecharac

7、teristicsandrequirementsoftheimage-processingimplementedbyhardwarearefullyconsidered．Theparallelattributeinsidingtheimagealgorithmiseffectivelydugandpipeliningstructureisadpot．Allmentionedabovealeusefultooptimizeandimprovethealgorithms，reducethehardware

8、consumptionandraisespeedofimageprocessing．Thedesign，simulationandvalidationofthewholesystemareimplementedinVerilogHDLonthetoolofQuartusIIandvalidatedbythehardwareplatformwhichisdesignedbasedonthechipofEP2C8Q208C8manufacturedinAltera．Byanalysingtheproces

9、singresultandperformanceoftheimagepreprocessingalgorithm，theimageprocessingimplementedbyFPGAfullysatisfiestherequirementofrealtime．ThisthesisisausefulattemptfortheapplicationoftheFPGAinthereal-timeimageprocessingsystem．Italsohasp