【摘要】：實時圖像處理系統(tǒng)對圖像的處理速度要求比較高,低層次圖像處理算法重復多次做相同操作時軟件串行處理速度遠遠慢于硬件的并行處理。FPGA并行計算和可重復配置等特點,成為硬件實現(xiàn)數(shù)字圖像處理的理想器件。目前基于FPGA實現(xiàn)圖像處理算法成為一個熱門研究課題。本文構(gòu)建了一個基于FPGA的圖像采集處理顯示系統(tǒng),此系統(tǒng)主要由圖像采集模塊、圖像色度空間轉(zhuǎn)換模塊、圖像處理模塊、圖像存儲模塊、VGA控制模塊組成。在本系統(tǒng)的圖像處理模塊中,基于平滑噪聲的角度實現(xiàn)了雙邊濾波算法、提取邊緣圖像實現(xiàn)了基于Sobel算子的邊緣檢測算法、為了優(yōu)化邊緣圖像邊緣連貫性實現(xiàn)了形態(tài)學濾波算法等的數(shù)字圖像處理算法。在綜合了降噪與保邊性能之后,本文著重設(shè)計實現(xiàn)了基于FPGA的雙邊濾波器,用客觀的空間濾波算法性能評價標準比較了本系統(tǒng)實現(xiàn)的雙邊濾波器與常見濾波器的性能優(yōu)劣。并且在實現(xiàn)了邊緣濾波處理模塊與形態(tài)學濾波處理模塊之后,同樣用客觀的邊緣濾波算法性能評價標準定量地證明了系統(tǒng)處理模塊的合理性和有效性。在整個系統(tǒng)的設(shè)計過程中充分考慮數(shù)字圖像算法自身存在并行性運算的特點,對圖像算法采用流水線結(jié)構(gòu),并進行了硬件加速。在Quartus II平臺下用硬件描述語言編程完成了系統(tǒng)設(shè)計仿真,并在以Altera公司的Cyclone IV系列FPGA芯片的硬件平臺上完成了驗證。在最終的系統(tǒng)測試中可以看出系統(tǒng)能夠滿足處理要求,在FPGA平臺上實現(xiàn)了采集處理顯示系統(tǒng)。本文嘗試了在系統(tǒng)中實現(xiàn)有別于在FPGA平臺上常見降噪濾波器的保邊性能更好的雙邊濾波器,并且定量證明系統(tǒng)處理模塊的有效性與合理性,降噪模塊在幾乎不損失SSIM、MSSIM等結(jié)構(gòu)形似性性能的條件下有效提升了MAE、MSE、PSNR等像素間誤差性能。本文在基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)中平滑噪聲與優(yōu)化邊緣圖像模塊處理性能方面有著積極的意義。
文內(nèi)圖片：
圖片說明：高斯噪聲功率譜密度圖
文內(nèi)圖片：
圖片說明：脈沖功率譜密度圖
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41;TN791

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 楊海鋼;孫嘉斌;王慰;;FPGA器件設(shè)計技術(shù)發(fā)展綜述[J];電子與信息學報;2010年03期

2 周振波;;VGA同步顯示在LED大屏幕系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計[J];硅谷;2009年23期

3 趙強;高勇;張曉暉;;FPGA平臺實現(xiàn)基于遺傳算法的圖像識別的研究[J];計算機工程與應(yīng)用;2009年22期

4 孟李林;;FPGA和ASIC設(shè)計特點及應(yīng)用探討[J];半導體技術(shù);2006年07期

5 劉中合,王瑞雪,王鋒德,馬長青,劉賢喜;數(shù)字圖像處理技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J];計算機時代;2005年09期

6 饒海濤,翁桂榮;基于數(shù)學形態(tài)學的圖像邊緣檢測[J];蘇州大學學報(自然科學版);2004年02期

7 林卉,舒寧,趙長勝;一種新的基于連通成分的邊緣評價方法[J];國土資源遙感;2003年03期

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 劉鵬;圖像復原算法及FPGA實現(xiàn)技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

2 趙于前;基于數(shù)學形態(tài)學的醫(yī)學圖像處理理論與方法研究[D];中南大學;2006年

相關(guān)碩士學位論文 前6條

1 康令州;紅外序列圖像斑塊目標檢測及實現(xiàn)[D];電子科技大學;2011年

2 王曉凱;圖像椒鹽噪聲及高斯噪聲去噪方法研究[D];復旦大學;2010年

3 黃艷軍;基于FPGA的數(shù)字圖像預(yù)處理算法研究[D];南京理工大學;2009年

4 劉莎莎;I2C總線在SOC系統(tǒng)中的設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2010年

5 萬海軍;實時圖像處理算法研究及FPGA實現(xiàn)[D];西北農(nóng)林科技大學;2008年

6 呂炎軍;基于FPGA和USB2.0視頻圖像采集及處理平臺設(shè)計[D];西南交通大學;2007年

，

本文編號：2516250