基于DSP和FPGA的视频处理系统设计及其实现

在视频跟踪中，为了在有限的时间内实现大量的运算处理，需要采取一些提高运算速度的措施。介绍一种基于TMS320C6416高速DSP和FPGA的视频处理硬件系统设计。实验证明，该系统在进行复杂算法和多目标提取方面比以前的单独DSP视频处理系统更容易满足实时性要求。     

数字图像边缘检测的FPGA实现

数字图像的边缘检测一直是图像处理领域最基本的研究内容之一.为了提高图像处理的速度,满足实时性要求,本文采用EAD技术,在FPGA上实现数字图像的边缘检测.本设计运用FPGA的流水线和并行技术,结合Verilog HDL 语言,采用模块化的设计思想,优化结构,高速有效地实现了数字图像的边缘检测.实验证明边缘检测效果较好.     

基于FPGA的实时视频增强

在图像制导应用中,针对雾霾等恶劣天气情况下形成的低对比度图像中目标跟踪稳定性不高的问题,需要对输入的低对比度视频图像进行实时增强预处理.限制对比度自适应直方图均衡算法(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization,CLAHE)是一种增强效果较好、计算简单且易于并行实现的方法,重点研究CLAHE算法架构以及FPGA硬件实现过程,并在Xilinx公司的Virtex-5系列FPGA硬件平台和MODELSIM仿真软件上对算法进行了时序分析、增强效果验证.通过软件仿真和实际平台测试验证,设计正确可行,在实时增强的基础上有效提高目标跟踪精度.     

SIFT特征提取算法的FPGA实时实现

为了在运动目标检测与跟踪系统中能够实时地提取目标的特征点,从而完成图像实时匹配操作,提出了在FPGA实现SIFT特征提取算法。该算法采用SRAM复用技术简化程序,合理设计FPGA各模块结构。此外,该算法采用定点小数来保证算法的精度要求。整个算法在Virtex-5硬件平台上实现,采用verilog语言进行程序的编写和调试。结果分析表明,优化后的SIFT算法能够稳定地在FPGA上实现,同时算法的复杂度得到了降低并达到了精度要求,且具有良好的实时性。     

视频图像去雾算法的自适应机制设计及FPGA加速实现

该文提出了一种自适应图像去雾算法,充分考虑不同复杂场景下的图像特征,建立了算法的自适应机制.该机制包含对图像是否有雾、是否为天空区域、滤波器尺寸等的自适应调整,解决了传统图像去雾算法在深度断层处可能产生的光晕效应等问题.该文同时对上述自适应图像去雾算法进行FPGA加速实现,实验结果表明,该文算法在XC7K325T型号F...     

视频图像去雾算法的自适应机制设计及FPGA加速实现

该文提出了一种自适应图像去雾算法,充分考虑不同复杂场景下的图像特征,建立了算法的自适应机制.该机制包含对图像是否有雾、是否为天空区域、滤波器尺寸等的自适应调整,解决了传统图像去雾算法在深度断层处可能产生的光晕效应等问题.该文同时对上述自适应图像去雾算法进行FPGA加速实现,实验结果表明,该文算法在XC7K325T型号FPGA视频处理平台上可以满足对1080P@60Hz视频去雾的实时性要求.对于大多数轻雾或浓雾场景,该文算法去雾后图像色彩自然无过饱和,全局对比度和饱和度提升比率均值为0.309和0.994,相比于本领域其他去雾算法优势明显.     

基于FPGA的实时视频增强北大核心

在图像制导应用中,针对雾霾等恶劣天气情况下形成的低对比度图像中目标跟踪稳定性不高的问题,需要对输入的低对比度视频图像进行实时增强预处理。限制对比度自适应直方图均衡算法(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization,CLAHE)是一种增强效果较好、计算简单且易于并行实现的方法,重点研究CLAHE算法架构以及FPGA硬件实现过程,并在Xilinx公司的Virtex-5系列FPGA硬件平台和MODELSIM仿真软件上对算法进行了时序分析、增强效果验证。通过软件仿真和实际平台测试验证,设计正确可行,在实时增强的基础上有效提高目标跟踪精度。     

基于自适应插值算法的视频图像缩放技术及其FPGA实现

首先介绍了一种改进的自适应插值算法,并在此基础上论述了基于自适应插值算法的FPGA系统的设计与实现。期望通过该文的研究能够对视频图像缩放效果的提升有所帮助。     

基于FPGA的视频图像处理算法的研究与实现

为有效提高视频监控应用领域中多屏幕画面显示的清晰度、分辨度等问题,提出了一种基于FPGA的实时视频图像处理算法。文中介绍了系统的整体结构,然后针对FPGA模块介绍了视频图像的缓存及图像分割,并针对视频的输出显示要求,重点介绍了基于双线性插值算法的实现。ModelSim的仿真结果表明,该算法符合多屏幕显示系统的要求。     

一种改进的Sobel自适应边缘检测的FPGA实现

针对经典Sobel边缘检测算法对噪声比较敏感而且需要人为指定阈值等问题,提出了一种Sobel自适应边缘检测方法。首先,对经典Sobel算法改进,增加了检测方向,根据待测像素背景灰度值和人眼视觉特性自适应地生成阈值,从而检测出与人的主观视觉更为一致的图像边缘,然后对边缘图像进行形态学处理,增强了算法的抗噪性。将改进的边缘检测算法在单片FPGA上实现,利用FPGA高速并行处理的优势,系统能够实时采集、检测图像边缘并显示高帧频高分辨率图像。     

基于LZW算法和FPGA的验光仪数据实时无损压缩系统

提出了一种基于FPGA的验光仪的数据实时无损压缩系统,采用LZW算法。首先通过对比分析常用数据无损压缩算法的特点得出LZW算法在实时性、实现复杂度、所需的存储容量、算法的压缩效果和适用的场合方面都有不错的特点,因此以它作为硬件实现的算法。此数据实时无损压缩系统由数据实时无损压缩硬件电路、测试软件、解压软件与读数软件组成,其中数据实时无损压缩硬件电路由数据采集、数据压缩、控制单元、数据存储、电源管理等几部分组成,核心器件是FPGA,利用FPGA芯片内部的RAM资源构成输入数据的缓存器以及LZW算法所需的2个字典存储器,并结合有利于硬件实现的字典管理策略完成了实时无损压缩,同时FPGA还负责对模数转换器、闪存的控制等功能。结果表明该方案所占逻辑资源较少、可移植性强、功能扩展容易,数据的存储和传输效率提高了20%,成本降低了13%。     

实时图像边缘检测的设计及FPGA实现

传统Sobel算法实现边缘检测是基于静态图像,而在实时图像处理中,边缘检测存在一定的复杂度和难度,文中将FPGA应用于实时图像边缘检测系统,从而实现动态实时图像的边缘检测。通过搭建实验平台仿真验证表明,检测精度和数据处理的运算效率均有所提高。     

基于FPGA的CORDIC算法实现

针对传统CORDIC算法延时大,消耗资源多的缺点,在平行CORDIC算法的基础上提出了一种优化的平行算法,利用二进制转两极算法和微旋转角度编码对低部和高部的旋转方向进行预测,并在高部旋转中利用正反旋转抵消的策略来进一步减少旋转次数,提高运算速度。采用FPGA对提出的算法进行了硬件设计和验证,结果表明,计算迭代次数少,资源消耗少,精度较传统算法来说都有了明显改善。     

基于FPGA的双模式光伏电池测试仪

为了解决传统的光伏测试仪功能单一,只能够测量光伏电池基本参数的问题,采用了增加采样信道,由FPGA控制采样模式的方法,设计完成了一款双模式的光伏电池测试仪。在完成光伏电池I-V曲线等参数测量的同时可以实时的检测光伏电池的工作状态,为光伏电池的维护提供了便利。同时,使用电容代替传统的电子负载作为采样负载,提高了对开路电压和I-V曲线的测量精度。     

一种新型高光谱实时异常检测算法

异常检测是高光谱遥感技术应用的一个重要方向.然而随着高光谱数据量的增大,实时处理成为高光谱异常检测方法所面临的主要问题.基于此,文中提出了一种新型的高光谱图像实时异常检测方法.随着数据的实时下行传输,该异常算子仅仅利用了待检测像元之前已获取的所有像元信息,而并没有用到尚未获取的像元信息,使得数据边传输边处理成为可能;同时,利用卡尔曼滤波器的递归思想,用Woodbury引理从上一时刻的状态更新目前信息,避免了重新计算历史信息及存储所有像元,在大大缩短算法运行时间的同时,大大降低了所需的存储空间.接收机特性曲线显示,与传统异常检测算法相比,这种新型实时算法可获得几乎相同的检测精度.在不影响检测效果的前提下,时间复杂度曲线和算子运行时间可显示提出算法的时效性.与此同时,提出的的状态更新公式不需要重新计算已有像元信息,因此只需两个存储单元存储前一时刻的状态(协方差矩阵或相关矩阵)以及当前的新像元信息,从而大大降低了算法所需的存储空间.     

基于Adaboost算法的人脸检测系统实现

在嵌入式平台上用软件实现、软硬件协同、全硬件实现三种实现方法,全面考察了Adaboost算法在嵌入式平台的性能.在Xilinx XUPV2P开发板上,软件实现的检测速度是0.5fps,软硬件协同是1fps,而全硬件实现获得了80fps的检测速度,完全达到实时需求.     

基于FPGA的红外光斑中心实时检测

红外光斑中心检测在红外自动验光仪、红外测距仪等光学测量和检测仪器中是一项关键技术,检测算法的精度、速度直接影响光学测量的精度及速度。目前的检测处理系统多是基于PC机的,存在着实时性、稳定性问题。在总结各种检测算法的基础上,基于重心法使用FPGA实现了低信噪比红外光斑中心的实时检测。在实验电路中,先使用视频解码芯片SAA7113将模拟CCD视频信号转化为CCIR656格式数字信号;再在FPGA内部使用流水线结构进行直方图计算,计算阈值,二值化图像,五次二值图像收缩,五次二值图像膨胀处理以去除噪声,然后计算重心坐标。实验电路对红外自动验光仪中产生的视网膜反射红外光斑PAL制式视频图像信号能在1／25s完成一幅图像的检测。而普通PC完成同一过程需要1S左右。文章介绍了基于FPGA实现方案。