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基于FPGA的快速图像处理算法的研究与实现
| 论文题名： | 基于FPGA的快速图像处理算法的研究与实现 |
| 关键词： | 数字图像处理算法;快速执行;并行双模板;边缘检测;桥梁裂缝图像 |
| 摘要： | 数字图像处理与计算机、多媒体、智能机器人、专家系统等技术的发展密切相关。伴随着计算机在处理图像方面智能化技术的飞速发展趋势，几乎不存在与数字图像处理技术无关的技术领域，比如，应用于生命科学、卫星遥感、航天航空、工业、军事公共安全等范畴中。因此，对于具备实时性和高效性等特点的数字图像处理系统的设计变得越来越重要了，相对而言，传统的通过软件来完成数字图像处理系统的设计已经不能很好满足设计者的需求。另一方面，随着半导体技术的飞速发展，已经进入深亚微米（小于30 nm）领域的硅加工技术，能够实现数量在上百万乃至上千万的门级电路集成在一片芯片的设计，因此通过各种硬件开发工具的使用，可以很好地解决数字图像处理技术难以突破的速度问题;本文以FPGA为图像处理算法的开发工具，借助其并行执行和快速的特点，对数字图像处理算法的时间性能优化展开研究，实现了图像处理算法快速执行的目标。 本文主要实现图像处理算法（典型空间滤波算法和边缘检测算子）时间上的优化，利用Verilog语言编写能够在FPGA上执行的图像处理算法程序，基于FPGA高速的硬件计算和并行运算优势，完成了一种基于FPGA并行双模板策略缩短图像处理时间的设计，从而实现基于FPGA的快速图像处理。 为了验证基于FPGA并行双模板策略能够提升数字图像处理的时间性能，设计了对比试验，其中，空间滤波算法以Lena图像为例实验，边缘检测算法以桥梁裂缝图像为例实验，并将基于FPGA并行双模板图像处理策略的处理结果与基于FPGA单模板图像处理策略的处理结果以及软件(matlab)处理结果作比较;根据各种图像处理算法的特点，通过实验获取图像处理结果的客观评价指标，对数据结果进行分析，在保证图像处理算法精度的情况下，验证了基于FPGA的并行双模板图像处理策略在时间优化方面的优化是可行的，充分利用FPGA的高速和并行执行的特点。 |
| 作者： | 罗林 |
| 专业： | 计算机科学与技术；计算机应用技术 |
| 导师： | 张开洪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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