本文關(guān)鍵詞： 拉普拉斯增強(qiáng) FPGA 圖像濾波 圖像增強(qiáng)　出處：《東南大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：拉普拉斯圖像增強(qiáng)是一種空間域的二階微分算法,可以突出模糊的細(xì)節(jié)提取圖像的邊緣信息,為人們提供更加清晰銳利的視覺效果。圖像濾波是為了濾除圖像中的噪聲,削弱噪聲對后續(xù)圖像處理的影響。圖像處理中增強(qiáng)和濾波都屬于底層處理,需要進(jìn)行大量的并行計算,因此適合在FPGA上進(jìn)行。本文首先介紹了基于FPGA的圖像增強(qiáng)及相關(guān)算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,然后分析了底層的圖像濾波及增強(qiáng)算法的原理,并對各個算法進(jìn)行了 matlab仿真,通過對比仿真結(jié)果總結(jié)了不同濾波和增強(qiáng)算法的優(yōu)勢及劣勢。本文對部分算法進(jìn)行了改進(jìn),提出了適合硬件執(zhí)行的方法,設(shè)計了更適合在硬件上運(yùn)行的中值濾波算法,這種算法大大減少了數(shù)據(jù)比較次數(shù),同時為了減少噪聲在增強(qiáng)過程中的影響,提出了受限的拉普拉斯增強(qiáng)算法。相比于四鄰域和八鄰域的普通拉普拉斯增強(qiáng)算法,受限的拉普拉斯增強(qiáng)不會對圖像中的噪聲進(jìn)行放大,很好的保護(hù)了圖像的原有信息。本論文還對設(shè)計的各個模塊進(jìn)行了行為級的仿真,并通過RAM中預(yù)存的數(shù)據(jù)模擬相機(jī)實(shí)時數(shù)據(jù)在FPGA上進(jìn)行了驗證,表明了算法設(shè)計的正確性和硬件實(shí)現(xiàn)的可行性。各個模塊的設(shè)計和分析采用了自頂向下的方法,先對頂層架構(gòu)進(jìn)行分析,然后再設(shè)計實(shí)現(xiàn)各個底層模塊。圖像增強(qiáng)和濾波整體包含外圍模塊和處理模塊兩大主要部分,外圍模塊主要包括3×3窗口生成模塊、數(shù)據(jù)輸出控制模塊以及HDMI顯示配置模塊。處理模塊是針對不同的濾波和增強(qiáng)算法的硬件實(shí)現(xiàn),最后輸出串行的處理后圖像數(shù)據(jù)。模塊化的設(shè)計思想使不同算法的處理模塊可以復(fù)用相同的外圍模塊,給設(shè)計帶來了很大的便捷。最后論文指出了設(shè)計存在的不足和研究的進(jìn)一步方向,并提出了改進(jìn)意見。
[Abstract]:Laplacian image enhancement is a second-order differential algorithm in spatial domain, which can extract edge information of images by highlighting fuzzy details, and provide people with clearer and sharper visual effects. Image filtering is to remove noise from images. The effect of weakening noise on the subsequent image processing. In image processing, both enhancement and filtering belong to the underlying processing, which requires a large number of parallel computation. So it is suitable for FPGA. Firstly, this paper introduces the research status of image enhancement and related algorithms based on FPGA at home and abroad, then analyzes the principle of image filtering and enhancement algorithm, and makes matlab simulation of each algorithm. By comparing the simulation results, the advantages and disadvantages of different filtering and enhancement algorithms are summarized. In this paper, some algorithms are improved, a method suitable for hardware execution is proposed, and a median filtering algorithm is designed, which is more suitable for running on hardware. In order to reduce the influence of noise in the enhancement process, a constrained Laplace enhancement algorithm is proposed, which is compared with the ordinary Laplace enhancement algorithm with four and eight neighbors. The restricted Laplace enhancement does not amplify the noise in the image, which protects the original information of the image. The real-time data stored in RAM is verified on FPGA, which shows the correctness of the algorithm and the feasibility of hardware implementation. The top-down method is used in the design and analysis of each module. The image enhancement and filtering are composed of two main parts: peripheral module and processing module. The peripheral module mainly includes 3 脳 3 window generation module. Data output control module and HDMI display configuration module. Finally, the serial processed image data is outputted. The modular design idea enables the processing modules of different algorithms to reuse the same peripheral modules. Finally, the paper points out the shortcomings of the design and further research direction, and puts forward some suggestions for improvement.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41;TN791

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1549574