比较编码的中值滤波快速算法及FPGA实现

为了解决传统中值滤波算法不能满足图像预处理系统实时性要求的问题,提出了一种基于比较编码的图像中值滤波快速算法,并运用VerilogHDL硬件描述语言在Xilinx公司的FPGA上进行了设计实现和功能仿真实验．实验结果表明该算法完成图像3×3窗口的中值查找运算需要6个时钟周期,16次数值比较,远高于其他算法的处理效率,非常适合应用于对实时性要求严苛的图像预处理系统．     

中值滤波算法的研究及其FPGA实现

对已有的传统中值滤波算法、快速中值滤波算法进行了基于FPGA设计实现.在此基础上提出了快速中值滤波的一种改进算法,并进行了设计.3种中值算法都利用Verilog HDL进行编程,通过对比仿真结果,表明了改进算法在达到较好的滤波效果的同时在硬件实现上的优越性.     

彩色显微骨髓细胞图像噪声的自适应矢量中值滤波

提出了一种基于彩色图像噪声的自适应矢量中值滤波方法,可根据噪声干扰的情况自动选择滤波窗口的大小.首先,检测3×3窗口中矢量中值与其他矢量之间的平均距离,然后根据这个平均距离的大小来判断选择3×3窗口,或5×5窗口,或1×1窗口.当选择1×1窗口时,意味着滤波输出就是原图像的像素值.模拟实验显示,应用自适应矢量中值滤波器能有效地滤除彩色显微骨髓细胞图像的噪声,并能较好地保护边缘和细节,其性能较一般的矢量中值滤波方法要好.     

基于FPGA时域有限差分算法的设计与实现

以时域有限差分法的二维形式为例,用Verilog HDL语言加以实现.采用32位单精度浮点数进行加减法和乘法运算,以保证计算的精度.通过modelsim软件仿真,以Altera FPGA的硬件实现来确保设计的正确性.实验结果显示,基于FPGA的时域有限差分法硬件实现方法对提高速度效果明显,是提高算法性能的有效途径.     

基于PCNN算法图像边缘检测及系统级实现

针对图像边缘检测系统硬件设计和处理算法的选择优化问题,提出了一种基于PCNN算法结合FPGA的图像边缘检测系统实现方法.研究了系统中图像采集模块、FPGA外围电路、外部存储器和千兆以太网等部分的硬件设计.从简化系统算法和提高系统运行效率的角度出发,采用简化PCNN算法作为系统的边缘检测算法.采用两幅不同图像进行测试,结果表明,该系统能够实现对静态小场景图像边缘的可靠检测,检测效果优于传统Sobel算法和Canny算法,熵值最高可达0. 886.     

基于FPGA的新边缘指导插值算法硬件实现

针对图像超分辨率算法中新边缘指导插值算法（NEDI）计算复杂度较高、软件计算时间较长的问题,提出基于Cholesky分解的可扩展NEDI算法硬件设计方案.采用Cholesky分解方法简化NEDI算法中复杂的矩阵求逆运算,采用Goldschmidt算法设计低延时定点数除法器加速矩阵求逆运算,使用多周期计算方法隐藏数据相关性带来的数据等待时间并减少硬件资源使用.为了减少硬件资源的消耗,根据NEDI算法在不同大小窗口下核心计算部分的不变性,使用固定资源设计可扩展算法核心电路,采用可变资源设计扩展电路,在FPGA上实现该电路设计.实验结果表明,可扩展NEDI算法硬件的关键路径延时为7.007 ns,工作频率大于100 MHz.与使用PC端软件计算的结果相比,可扩展NEDI算法硬件电路计算结果的误差为0.1%,计算速度是使用PC端软件计算的51倍.     

基于数字图像处理技术的实况视频图像处理系统设计

本文基于FPGA和DSP的图像处理卡设计了实况图像处理系统,介绍了针对不同背景条件的图像,采用了高斯滤波器和中值滤波器的图像滤波算法,以及拉普拉斯锐化和同态滤波的图像增强算法,而改善图像质量的技术方案。实验显示:该系统可提高实况图像质量,满足靶场试验要求。     

基于时空联合滤波的高清视频降噪算法

针对高清电视上噪声更加突出,硬件计算资源有限的问题,提出一种时空联合滤波的降噪算法.采用基于统计的方法估计出噪声强度;空间域的滤波窗口根据噪声大小和边缘信息自适应调节,时间域的滤波窗口根据运动检测自适应调节;该算法对边缘和平滑区域分别进行不同策略的时空域滤波,对边缘区域采用简化的双边滤波,而对平滑区域采用线性滤波.该算法在降噪的同时可有效保持边缘信息.实验数据表明,与其他时空域算法相比,该算法的峰值信噪比平均提高0.3 dB以上.     

基于FPGA多级分布式算法的FIR数字滤波器的设计

目的 实现多级分布式算法,设计滤波器以提高运算速度,节省资源.方法 多级分布式算法采用串并结合的方式实现,从底层到顶层逐级构建数字系统,通过查表法完成基于多级分布式算法的FIR滤波器设计,使用Quartus Ⅱ自带的仿真软件对系统进行仿真,并将滤波器输出结果 导入Matlab进行功率谱分析.结果 在FPGA上实现了FIR数字滤波,由功率谱密度曲线分析,测试信号经FIR滤波器滤波后,高频分量对低频分量的衰减可达到23 dB,很好地抑制了带外频谱.达到与传统FIR滤波器同样的滤波效果.结论 基于FPGA多级分布式算法的FIR数字滤波器具有良好的滤波效果,其设计方案具有可行性.     

改进的自适应中值滤波算法及其应用

针对自适应中值滤波在窗口迭代过程中存在像素点重复参与运算导致算法复杂度较高的问题,提出了一种改进的中值滤波算法.首先依据有效像素点与窗口中心点间的坐标距离来快速确定最佳滤波窗口尺寸,避免了窗口迭代造成的像素点重复排序;之后对窗口内的有效像素点进行取中值操作,有效削弱了噪声点的干扰,进一步提升了图像滤波的质量.经实验验证,与自适应中值滤波算法比较,复杂度显著降低,峰值信噪比(peak signal to noise ratio,PSNR)值平均提高10 d B左右.和同类文献比较在算法复杂度和图像降噪效果间做出了一个较佳的权衡.最后将该算法应用于Kinect深度图降噪上获得了不错的效果.     

基于FPGA的高速实时图像采集和自适应阈值算法

提出了基于FPGA的图像处理自适应阈值算法,实现了激光光斑中心的高速实时检测。采用3×3窗口模块和自适应阈值模块,先对CCD输入数据进行处理,判断光斑的范围,然后再运用光斑的质心算法对光斑所占的像元进行运算,得出光斑位置的脱靶量。本文达到了脱靶量帧速3000帧/s、精度2μrad的技术指标,实现了高速率、高精度的跟踪要求。     

一种改进的立体图像实时相位匹配算法

为了在基于现场可编程门阵列(FPGA)的双目相机系统中实现实时立体图像匹配,提出一种改进的立体图像实时相位匹配方法。在一定视差范围内,将图像分为互相不重叠的子块,通过比较相邻块的方向值和Gabor滤波结果,以寻找合理视差值为目标,使实测相位差能够最佳匹配到理想相位差。采用流水线技术与并行处理方式对算法进行硬件结构的映射,以提高该算法在硬件系统上运行的效率。实验结果表明,改进算法能够以97.3MHz的处理速度在Stratix II型FPGA硬件实验平台上对1024×1024的灰度图像实现30fps实时匹配处理。     

基于均值查找的快速中值滤波算法

针对传统中值滤波算法时间复杂度高、运行速度慢,难以满足大型图像数据实时处理的问题,提出了一种快速中值滤波算法,将确定中值元素的过程由排序运算转换为基于均值对集合的二分查找,算法不依赖于滤波窗口的形状以及相邻窗口的相关信息,有效提高了中值滤波的执行效率,使传统中值滤波算法的时间复杂度由O(nln n)下降至O(n).实验中,该算法应用于大型图像序列的滤波处理,其运算速度提高到传统中值滤波算法的3倍以上,并且算法运行时间仅随滤波窗口大小线性增长,可以满足大尺度滤波窗口对大型图像数据实时处理的需求,具有显著的实际应用价值.     

基于FPGA的红外图像目标检测

红外图像目标检测过程中,实时处理过程需实现大量的数据存储和高速的处理速度．文中介绍了基于DSP+FPGA的图像处理系统,LoG滤波器及其设计方法．并详细论述了在FPGA中通过LoG滤波实现红外目标检测的方法．将FPGA用于目标检测,发挥了FPGA的高速优势,可实现红外目标的实时检测．     

基于SIFT字典学习的引导滤波多聚焦图像融合

目前多数多聚焦图像融合算法仅仅针对解决某一类问题,如融合结果的局部细节保留能力差、空间连续性不足和对未配准的源图像鲁棒性差等.为能够同时解决以上问题,提出了一种基于SIFT字典学习的引导滤波多聚焦图像融合算法.该算法通过学习子字典克服了图像低秩表示具有全局性而局部细节描述不足的缺陷,同时子字典的分类利用图像SIFT特征的平移不变、尺度不变等特性,消除了未配准源图像融合结果出现伪影的现象.此外,在源图像的低秩表示系数融合过程中引入引导滤波,增加了融合图像的空间连续性.引导滤波的窗口大小是根据特征内容和非特征内容进行自适应选取,即属于特征内容的点选取较小的窗口,而属于非特征内容的点选取较大的窗口.为验证算法的有效性,实验过程中选取6组数据,包括3组广泛应用于研究的多聚焦图像以及3组实际拍摄的多聚焦图像.实验结果表明,该算法从主观视觉效果的定性分析和客观融合质量评价的定量分析都优于当前主流的多聚焦图像融合算法.     

基于窗口无关均值滤波的MSR图像增强

为解决多尺度Retinex方法在运算中要多次运用高斯卷积,尤其是采用大尺度高斯核进行卷积获取图像低频信息时,运算速度将大大下降这一问题,根据大尺度高斯卷积模板具有均值模板的特性,利用量化的均值滤波近似大尺度高斯卷积,将卷积模板简化成均值模板,并提出一种与滤波窗口无关的快速均值算法.该方法引入了一个数组s用于存储窗口横向移动时每一列的数值,从而减少重复计算,大大提高滤波速度.以640×640大小的彩色图像为例,其处理速度仅为0.0867s,相比原始的MSR算法速度提高了732倍.试验分析表明,该方法即保证实现良好的图像增强效果,同时极大的提高了运算效率.     

基于CameraLink的高速图像采集处理系统设计

针对高帧频相机输出的图像数据量大的特点,设计并实现了一种基于CameraLink接口的高速实时图像采集处理系统。该系统采用FPGA芯片EP3C55F484完成图像的采集和预处理,高性能的DSP芯片TMS320DM642完成复杂的图像处理运算。介绍了系统的设计思路、硬件结构和工作流程,并描述了系统各个功能模块的设计方法。实验结果表明,系统可实时完成500帧/s的图像数据采集和处理任务。同时,该系统实现了从CameraLink信号到SDI信号视频接口转换功能。     

复杂静态背景下多移动目标实时检测系统的FPGA实现

设计了一个基于FPGA的复杂静态背景下多移动目标实时检测系统。系统采用背景差分算法进行移动目标检测;采用中值滤波、像素漂移、腐蚀膨胀、Sobel边缘检测算法对差分结果进行处理。实验结果表明,在复杂静态背景下,系统可以精确地检测到视野内的移动目标,能够提取清晰的目标轮廓,并及时报警;通过多重去噪技术,基本将噪声滤除干净;系统处理速度快,能够满足智能视频监控系统实时性的要求。