基于FPGA的高速圖像處理算法研究及系統(tǒng)實現(xiàn).pdf

1、圖像處理依然面臨著許多挑戰(zhàn)性的問題，其中最主要的問題就是圖像處理的網(wǎng)絡(luò)化、復(fù)雜問題的求解與處理速度的高速化，基于FPGA的高速圖像處理系統(tǒng)成為解決這些問題的主要手段。本文對基于FPGA的高速圖像處理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了基于FPGA的高速高清醫(yī)學(xué)影像處理平臺和基于FPGA的印刷檢測平臺。
　　 本文提出了同步流水線比較適合于基于FPGA的高速圖像處理的設(shè)計觀念；給出了基于流水線的圖像處理算法模塊的時序約束公

2、式；根據(jù)FPGA的結(jié)構(gòu)特點，提出了基于FPGA的同步流水線的優(yōu)化方法，有效地提高了基于FPGA的同步流水線的性能。提出了一種基于緩沖移位的時分復(fù)用算法，用來解決FPGA中共享資源的時分復(fù)用的問題。在該算法中，分析了復(fù)用者需求移位與緩沖存儲資源之間的關(guān)系，方便了緩沖存儲資源的分配；建立了復(fù)用者需求函數(shù)模型，并分析了移位對需求函數(shù)的影響；提出了基于單位時間段的共享資源分配方法，便于時分復(fù)用調(diào)度機(jī)制的實施；提出了基于復(fù)用者需求分布統(tǒng)計曲線圖的

3、移位方法，簡潔方便的完成復(fù)用者需求的移位；提出了基于狀態(tài)機(jī)的調(diào)度機(jī)制，分析了兩類復(fù)用者在輪轉(zhuǎn)間隙上的差別，避免了單位時間段的錯誤計算；設(shè)計了緩沖移位算法的實現(xiàn)電路，討論了扇入扇出現(xiàn)象，并給出解決方案。提出了基于最大逼近角的并行CORDIC算法，用來解決圖像算法中的超越函數(shù)在FPGA中實現(xiàn)的問題，該算法迭代速度優(yōu)勢明顯；提出了兩次采用BBR 方法和MAR算法對角度分部進(jìn)行轉(zhuǎn)化的方法，解決基于最大逼近角的并行CORDIC算法帶來的比例系數(shù)計

4、算和存儲的問題，節(jié)約了存儲單元的使用，同時也加快了迭代速度；給出了上述優(yōu)化后并行CORDIC算法的硬件實現(xiàn)方式，特別是結(jié)構(gòu)中加法器的實現(xiàn)方式。提出了使用圖像配準(zhǔn)間接測量印刷品速度的方法，解決了弱檢測環(huán)境下的印刷品的速度測量的問題；提出了將基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID 控制器用于線陣相機(jī)的驅(qū)動，解決了弱檢測環(huán)境下線陣相機(jī)驅(qū)動的問題；給出了基于時序約束的基于FPGA的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方式。基于上述理論成果，針對企業(yè)需求，成功開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的基