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如何使用FPGA實(shí)現(xiàn)一種圖像預(yù)處理結(jié)構(gòu)及典型算法

2018-12-13 | rar | 0.33 MB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

  圖像濾波和邊緣檢測(cè)等預(yù)處理算法是視覺導(dǎo)航系統(tǒng)中道路檢測(cè)和車輛檢測(cè)等復(fù)雜視覺處理的前提,其性能和處理時(shí)間直接影響了后續(xù)圖像處理的性能及視覺系統(tǒng)的整體響應(yīng)時(shí)間。本文給出了一種基于FPGA的流水線圖像預(yù)處理結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具有良好的擴(kuò)展性,并能克服因級(jí)聯(lián)而產(chǎn)生的時(shí)序問題。基于這種結(jié)構(gòu),在FPGA中實(shí)現(xiàn)了典型的LoG邊緣檢測(cè)算法與中值濾波算法。實(shí)驗(yàn)表明了這種預(yù)處理結(jié)構(gòu)的有效性和算法的可行性, 并能滿足視覺處理的實(shí)時(shí)性要求。

  基于模板濾波的圖像預(yù)處理在視覺導(dǎo)航、機(jī)器視覺等方面都有著非常重要的作用,其性能和處理時(shí)間直接影響了后續(xù)圖像處理的性能及視覺處理系統(tǒng)的整體響應(yīng)時(shí)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(yùn)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(yùn)算,這種卷積運(yùn)算是一般圖像處理系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)瓶頸;非線性濾波是在模板卷積遍歷整幅圖像的基礎(chǔ)上還要進(jìn)行多值排序運(yùn)算。

  對(duì)于馮。諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī),屬于單指令單數(shù)據(jù)(SISD)的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)卷積結(jié)構(gòu)的線性或非線性濾波器效率都不高。由于視覺導(dǎo)航系統(tǒng)中實(shí)時(shí)性要求較高,采用什么樣的結(jié)構(gòu)、如何更快速有效并且穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)圖像預(yù)處理在視覺導(dǎo)航系統(tǒng)中就變得至關(guān)重要。

  現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Arrays,F(xiàn)PGA)技術(shù)由于其設(shè)計(jì)靈活性、大規(guī)模并行運(yùn)算等特點(diǎn),在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域尤其是圖像處理領(lǐng)域被越來越廣泛的使用。

  本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的流水線圖像預(yù)處理結(jié)構(gòu),能夠?qū)崟r(shí)實(shí)現(xiàn)圖像預(yù)處理。該結(jié)構(gòu)具有良好的擴(kuò)展性,并能克服因級(jí)聯(lián)而產(chǎn)生的時(shí)序問題。基于這種結(jié)構(gòu),在FPGA上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了典型的預(yù)處理算法邊緣檢測(cè)和中值濾波算法。

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