基于FPGA的數(shù)字圖像處理的研究.pdf

1、圖像是人類智能活動(dòng)重要的信息來源之一，是人類相互交流和認(rèn)識(shí)世界的主要媒體。隨著信息高速公路、數(shù)字地球概念的提出，人們對(duì)圖像處理技術(shù)的需求與日劇增，同時(shí)VLSI技術(shù)的發(fā)展給圖像處理技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的平臺(tái)。圖像處理技術(shù)是圖像識(shí)別和分析的基礎(chǔ)，所以圖像處理技術(shù)對(duì)整個(gè)圖像工程來說就非常重要，對(duì)圖像處理技術(shù)的實(shí)現(xiàn)的研究也就具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值，包括對(duì)傳統(tǒng)算法的改進(jìn)和硬件實(shí)現(xiàn)的研究。仿生算法的興起為圖像處理問題的解決提供了一條十分有效的

2、新途徑；FPGA技術(shù)的發(fā)展為圖像處理的硬件實(shí)現(xiàn)提供了有效的平臺(tái)。 本文在詳細(xì)介紹鄰域圖像處理算法及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、遺傳算法和蟻群算法基本原理的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于圖像增強(qiáng)和圖像分割的圖像處理問題之中，并將其用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)。論文中采用遺傳算法自適應(yīng)的確定非線性變換函數(shù)的參數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)，在采用FPGA來實(shí)現(xiàn)的過程中先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分，主要分為初始化模塊、選擇模塊、適應(yīng)度模塊、控制模塊等，然后利用VHDL語言描述各個(gè)功能模塊，為了

3、提高設(shè)計(jì)效率，利用IP核進(jìn)行存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)，利用DSP Builder進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理。時(shí)序控制是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，為盡量避免毛刺現(xiàn)象，各模塊的時(shí)序控制都是采用單進(jìn)程的Moore狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)的。在圖像分割環(huán)節(jié)中，圖像分割問題轉(zhuǎn)換為求圖像的最大熵問題，采用蟻群算法對(duì)改進(jìn)的最大熵確定的適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)基于FPGA和蟻群算法實(shí)現(xiàn)圖像分割的各個(gè)模塊設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析表明遺傳算法和蟻群算法在數(shù)字圖像處理中的使用明