發(fā)布時(shí)間：2019-07-19 10:19

【摘要】：實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)對(duì)圖像的處理速度要求比較高,低層次圖像處理算法重復(fù)多次做相同操作時(shí)軟件串行處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于硬件的并行處理。FPGA并行計(jì)算和可重復(fù)配置等特點(diǎn),成為硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像處理的理想器件。目前基于FPGA實(shí)現(xiàn)圖像處理算法成為一個(gè)熱門(mén)研究課題。本文構(gòu)建了一個(gè)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(chǔ)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(shí)現(xiàn)了雙邊濾波算法、提取邊緣圖像實(shí)現(xiàn)了基于Sobel算子的邊緣檢測(cè)算法、為了優(yōu)化邊緣圖像邊緣連貫性實(shí)現(xiàn)了形態(tài)學(xué)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(jì)實(shí)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)比較了本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的雙邊濾波器與常見(jiàn)濾波器的性能優(yōu)劣。并且在實(shí)現(xiàn)了邊緣濾波處理模塊與形態(tài)學(xué)濾波處理模塊之后,同樣用客觀的邊緣濾波算法性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)定量地證明了系統(tǒng)處理模塊的合理性和有效性。在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮數(shù)字圖像算法自身存在并行性運(yùn)算的特點(diǎn),對(duì)圖像算法采用流水線結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了硬件加速。在Quartus II平臺(tái)下用硬件描述語(yǔ)言編程完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真,并在以Altera公司的Cyclone IV系列FPGA芯片的硬件平臺(tái)上完成了驗(yàn)證。在最終的系統(tǒng)測(cè)試中可以看出系統(tǒng)能夠滿足處理要求,在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了采集處理顯示系統(tǒng)。本文嘗試了在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)有別于在FPGA平臺(tái)上常見(jiàn)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(shuō)明：高斯噪聲功率譜密度圖
文內(nèi)圖片：
圖片說(shuō)明：脈沖功率譜密度圖
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TN791

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2516250