数字图像处理论文文献综述

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1、文献综述图像处理技术发展到今天，已经被应用到工程学、计算机科学、信息科学、统计学、物理学、化学、生物学、医学甚至社会科学等多个学科，并成为这些学科获取信息的重要来源及利用信息的重要手段，所以图像处理科学己经成为与国计民生紧密相连的一门应用科学。图像处理技术研究的重点在于图像处理算法和系统结构，随着计算机、集成电路等技术的飞跃发展，图像处理技术在这两方面都取得了长足的发展。但随着图像信息数据量的增大，图像处理算法复杂度的提高，图像处理技术依然面临着许多挑战性的问题，具体可概括为图像处理的网络化、复杂问题的求解与处理速度

2、的高速化，可以通过选择合适的图像处理平台以及恰当的图像处理算法来解决这些挑战性的问题。图像处理技术最初是在采用高级语言编程在计算机上实现的，后来还在计算机中加入了图像处理器(GPU)，协同计算机的CPU工作，以提高计算机的图形化处理能力。在大批量、小型化和低功耗的要求提出后，图像处理平台依次出现了基于VLSI技术的专用集成电路芯片((ASIC)和数字信号处理器((DSP)，近年来，随着EDA技术的发展以及FPGA(Field-ProgrammableGateArray,现场可编程门阵列)技术的提高，越来越多的厂家和科

3、研机构将FPGA作为图像处理技术实现的主要平台，以提高图像处理系统的性能。FPGA是在PAL,GAL,CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(LogicCellArray)这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(ConfigurableLogicBlock、输出输入模块IOB(InputOutputBlock)和内部连线(Interconnec

4、t)三个部分。FPGA结构特点使得基于FPGA的图像处理系统的设计方法与传统的基于计算机或者专用单片机的系统的设计方法有着本质的区别，同时与基于ASIC的设计在有一定的相似度的基础上也存在很大的差异，所以不能以以往的设计方法来进行基于FPGA的图像处理系统设计，需要根据FPGA的结构以及图像处理技术的特点重新来考虑在FPGA中实现流水线、时分复用、超越函数和人工智能等技术的方法。本课题就是以FPGA为开发设计载体，以EDA技术为开发设计平台，以图像处理技术在FPGA中的设计方法为研究对象，以提高图像处理的速度和FPG

5、A系统资源的合理利用为目标，以期探讨基于FPGA的高速数字图像处理方法。图像处理系统的产生和发展1图像处理及其硬件平台的发展概况数字图像处理的发展是和计算机、集成电路等技术的发展密切相关的，曾经作为数字图像处理平台的有:计算机、专业集成电路、DSP芯片和FPGA，下面将按时间的顺序予以介绍。从1946年到1964年，计算机分别进入了“电子管计算机时代，，和“晶体管计算机时代”，这个时代的计算机才能称之为现代计算机，特别是进入“晶体管计算机时代”后，由于晶体管比电子管小得多，不需要暖机时间，消耗能量较少，处理更迅速、更

6、可靠。第二代计算机的程序语言从机器语言发展到汇编语言。接着，高级语言FORTRAN语言和COBOL语言相继开发出来并被广泛使用。这时，开始使用磁盘和磁带作为辅助存储器。第二代计算机的体积和价格都下降了，使用的人也多起来了，计算机工业迅速发展。所以，虽然数字图像处理起源于20世纪20年代，但真正意义上的发展开始于20世纪50年代。随着集成电的发展，计算机进入中小规模集成电路计算机时代及大规模集成电路计算机时代，这个时代中计算机通常作为非实时图像处理平台和图像管理工作站平台，后来为了提高计算机的图形化处理能力，在计算机中

7、加入GPU协同CPU工作，但GPU仅仅是对CPU若干指令的加速，并不是实际意义上的并行化处理，其实时图像处理能力还是较弱。为了解决实时图像处理，降低单件图像处理设备的成本，图像处理设备生产商开始使用集成电路生产图像处理专用芯片，利用集成电路技术生产的图像处理专用芯片，其优势在于:集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。超大规模集成电路(VLSI)的今天，大批量的图像处理专用芯片ASIC(专用集成电路)与ASSP(专用标准产品)仍占据着很大的市场份额。在

8、小批量的图像处理系统中，使用专用芯片成本太高，研发周期太长，所以需要使用合适的微处理器予以取代，DSP的出现解决了这方面的问题。DSP(DigitalSignalProcessor,数字信号处理器)，是一种具有特殊结构的微处理器，DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用