FPGA技术在图像处理系统中的设计与实现.docx

FPGA技术在图像处理系统中的设计与实现

目录

一、内容描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1FPGA技术概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.2图像处理系统的重要性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

1.3研究目的及价值．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

2.1FPGA技术在图像处理系统的应用进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

2.2国内外研究差距分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

本文主要研究内容及创新点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

3.1研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3.2创新点介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

二、FPGA技术基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

FPGA技术原理及特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

1.1FPGA的基本结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

1.2FPGA的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

1.3FPGA技术的特点分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

FPGA开发流程及工具．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

2.1开发流程概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

2.2开发工具介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

FPGA在图像处理中的技术优势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

3.1并行处理能力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

3.2高速性能表现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

3.3灵活可配置性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

三、图像处理系统架构设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

系统架构概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

图像处理系统硬件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

2.1图像处理芯片选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

2.2其他硬件组件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

系统软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

3.1图像处理算法选择及优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48

3.2系统软件流程设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

四、FPGA在图像处理系统中的具体实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

图像采集与预处理实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53

1.1图像采集模块设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．56

1.2预处理模块功能实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58

图像增强与转换算法实现．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

2.1增强算法介绍及实现方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61

2.2转换算法设计及优化方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6