數(shù)字圖像處理泛指利用計(jì)算機(jī)軟件或者新興的各種硬件微處理器對(duì)圖像進(jìn)行處理的各種方法。數(shù)字圖像處理包括:圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像重建、圖像分析、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺^[1]。圖像縮放作為圖像重建的一個(gè)分支,在數(shù)字圖像處理領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用,并且廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、監(jiān)控、機(jī)器視覺等領(lǐng)域。圖像縮放的核心是圖像插值算法,傳統(tǒng)的圖像插值處理技術(shù)主要是基于軟件平臺(tái),一般運(yùn)行在Windows系統(tǒng)的PC機(jī)上,雖然如今的PC主頻比較高,但是在圖像處理時(shí)是基于軟件的串行化處理方式,在實(shí)時(shí)性要求高的場(chǎng)合根本無法滿足需求。因此怎樣將圖像插值算法在硬件上實(shí)現(xiàn)并且需要運(yùn)算速度快,滿足實(shí)時(shí)性要求,滿足高帶寬要求成為圖像處理研究的一個(gè)重要課題。本文針對(duì)上述課題提出了一種基于FPGA的視頻圖像處理方法,FPGA可以保證在極低的主頻下得到比PC軟件平臺(tái)更高的處理速度,利用FPGA的流水線處理技術(shù)可以在每個(gè)時(shí)鐘周期下輸出運(yùn)算后的一個(gè)像素,實(shí)現(xiàn)了完全的并行化處理。本文在深入研究傳統(tǒng)插值算法的基礎(chǔ)上,采用MATLAB對(duì)各個(gè)插值算法進(jìn)行仿真,權(quán)衡了芯片硬件資源、算法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度以及算法實(shí)現(xiàn)效果后,最終選取了雙線... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

sinc函數(shù)及其傅里葉頻譜圖

第二章圖像縮放算法研究9從計(jì)算過程可以看出此方法非常簡(jiǎn)單，在硬件實(shí)現(xiàn)的速度是會(huì)是非�？斓模⑶乙部梢怨�(jié)約資源減少設(shè)計(jì)復(fù)雜度，但是該算法僅使用了與待插點(diǎn)最近的像素點(diǎn)并且直接將該點(diǎn)作為待插點(diǎn)的像素值，沒有考慮其他像素點(diǎn)對(duì)該點(diǎn)的影響，所以該種方法最終生成的圖像會(huì)有明顯的失真，圖像會(huì)出現(xiàn)塊狀、馬賽克、鋸齒等模糊的走樣，圖像質(zhì)量損失較大。圖2-4是最鄰近插值算法插值基函數(shù)的空域與傅里葉變換幅度特性圖，圖2-4最近鄰插值算法插值基函數(shù)及其傅里葉頻譜圖由圖可以看出，最鄰近插值的矩形函數(shù)的傅里葉變換頻譜是sinc函數(shù)[28]。Sinc函數(shù)存在很強(qiáng)的波瓣，是一種非常差的低通濾波器，所以最近鄰插值算法具有很差的頻率響應(yīng)。由頻譜圖可以看出在截止頻率處通帶增益下降到2/≈64%,并且旁瓣峰超過20%，嚴(yán)重差別于理想低通濾波器，所以在插值過程中會(huì)出現(xiàn)各種不良的效果。最鄰近插值算法適用于對(duì)圖像處理要求不高、硬件資源有限、對(duì)處理速度要求高等情況的場(chǎng)合。2.2.2雙線性插值算法雙線性插值算法顧名思義是要進(jìn)行兩次線性插值，利用待插像素點(diǎn)周圍的四個(gè)像素點(diǎn)分別進(jìn)行水平方向與垂直方向的線性插值，它利用這四個(gè)像素點(diǎn)與待插像素點(diǎn)距離這一權(quán)值來加權(quán)求和計(jì)算求出待插點(diǎn)的像素值[29]。雙線性插值基函數(shù)在水平與垂直這兩個(gè)方向上都相當(dāng)于一個(gè)三角函數(shù)，其插值基函數(shù)為：h(x)={1-|x|0≤|x|≤10|x|>1（2.7）

第二章圖像縮放算法研究11圖2-6雙線性插值算法插值基函數(shù)及其傅里葉頻譜圖2.2.3雙三次插值算法為了改進(jìn)雙線性插值算法的不足，采用三次多項(xiàng)式來近似sinc函數(shù)進(jìn)行內(nèi)插計(jì)算，此方法稱為雙三次插值[30-31]。雙三次插值算法較雙線性插值算法來說是一種更為復(fù)雜的算法，該方法利用了待插值點(diǎn)周圍4×4個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，不單單是像雙線性插值算法只考慮周圍的四個(gè)像素點(diǎn)，還考慮了各鄰近像素點(diǎn)的像素值變化率的影響，由于圖像的二維屬性，也需要在二維方向上進(jìn)行三次插值，所以稱為雙三次插值算法。雙三次插值算法的插值基函數(shù)為：h(x)={|x|3-2|x|2+1|x|<1-|x|3+5|x|2-8|x|+41≤|x|<202≤|x|（2.9）雙三次插值算法的具體計(jì)算過程如圖2-7所示：

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3242820