文献检索范本

信息检索

综合检索报告 级 专业 班学号 姓名 1、检索课题名称基于FPGA的数字图像处理ThedigitalimageprocessingbasedonFPGA2、检索策略2.1选择检索工具中国期刊全文数据库（CNKI）美国工程索引（EI）中国专利信息中心Google搜索引擎2.2选择检索词从课题字面选从课题内涵选（同义词、近义词、上下位词）FPGA(Field—ProgrammableGateArray)现场可编程门阵列、数字图像(thedigitalimage)视频（同义词）检索步骤及检索结果3.1中国期刊全文数据库（CNKI）3.1.1检索式篇名=（FPGA+现场可编程门列阵）*主题词=（数字图像+视频）检索年限2002-20123.1.3检索结果命中178篇，选择5篇如下：1、题名：基于FPGA的数字图像处理作者：李科唐波张玉出处：《科技资讯》-2012年2期摘要：随着数字多媒体技术的不断发展，数字图像处理技术被广泛应用于航空航天、通信、医学及工业生产等领域中。图像处理系统一般包括两个部分：图像采集部分和图像处理部分。图像采集部分由专用的视频处理器、图像缓存和控制接口电路组成。图像处理部分可以是计算机,也可以是专用图像处理器件，或者是两者的结合。由于底层图像处理的数据量很大，要求处理速度快，但运算结果相对比较简单，以FPGA作为主要处理芯片的图像处理系统非常适合于对图像进行处理。2、 题名：基于DSP+FPGA结构图像处理系统设计与实现作者：朱明鲁剑锋出处：《计算机测量与控制》ISTICPKU-2004年9期摘要：为了实现视频图像的实时处理，采用基于DSP+FPGA的线性流水阵列结构，用现场可编程门阵列FPGA对采集的视频数字图像做预处理，并结合大规模可编程逻辑阵列CPLD进行逻辑控制，实现了视频图像的采集和目标提取的视频数字图像处理系统•介绍了该视频图像处理系统的硬件组成、工作原理和各种视频跟踪算法的应用•该系统与计算机联结，配以适当的图像处理软件和开发系统,即可形成一个通用的实时图像处理平台.3、 题名：基于FPGA的视频采集及转换系统设计作者：郑华强［1］刘晓明［1］蔡飞［2］钟璐［2］高燕［1］出处：《计算机与数字工程》ISTIC-2010年6期摘要：基于数字图像处理技术和FPGA（现场可编程门阵列）技术，针对高精度单色CCD视频传感器1010_M的输出规范，结合高速视频接口标准的需求,设计并实现了一种视频采集及转换系统•系统重点介绍了视频采集及转换系统硬件电路结构,软件设计流程，主要相关电路设计和FPGA逻辑设计，并给出测试结果.4、 题名：基于DSP+FPGA的双通道实时图像处理系统设计作者：干戈出处：《舰船电子工程》-2008年7期摘要：采用基于DSP+FPGA的线性流水阵列结构实现视频图像的实时处理，其中DSP作为系统埘视频图像数据进行处理的核心，现场可编程门阵列FPGA完成对采集的视频图像数据的预处理和交互实现了双通道视频图像的处理和目标提取的视频数字图像处理，介绍该视频图像处理系统的硬件组成、工作原理和视频跟踪算法的应用.5、题名：基于FPGA的视频图像采集处理与显示系统的研究作者：王立霞张斌蒋大林陆景鹏出处：2010-中国化工学会化工自动化及仪表专委会2010年学术年会摘要:针对目前停车场管理不完善的现象，提出了一种比较可行的智能停车场的开发的方案，目的在于提高停车场管理效率，能切实的改善停车难的实际问题。主要研究内容是采用FPGA开发平台，结合现有的车位检测技术，提出车位检测算法，并在实际测试中取得较高的识别率后，进行优化和硬件实现。本文给出了FPGA在数字图像处理中的应用，并进一步研究了FPGA对视频图像的采集与处理，及控制VGA接口(VGA(视频图形阵列作为一种标准的显示接口在视频和计算机领域得到了广泛的应用)，实时的将处理后的视频图像在液晶显示屏上显示出来。通过显示屏上显示的是停车场的利用情况，这方便车主准确及时的找到停车位，这具有很强的实用性。美国工程索引(EI)3.2.1检索式((ThedigitalimageFPGA)WNTI)检索年限2002-20123.2.3检索结果命中5篇，如下：1、【篇名】ThedesignofaFPGA—baseddigitalmagneticinduetiontomography(MIT)systemfor metallicobjectimaging【作者】Yin,Wuliang1—;Chen,Guang1;Jiang,Jian1;Cui,Ziqiang1【出处】IEEEComputerSociety,445HoesLane—P.O.Box1331,Piscataway,NJ08855T331, UnitedStates【摘要】ThispaperpresentsthesoftwareandhardwaredesignaspectsofthefirstdigitalMITsystem.Excitationsignalgeneration,receivingsignaldemodulationandchannelmultiplexingcontrolareallimplementedinsideaXilinxFPGA(SpartanIII).TheimagereconstructionsoftwareiswritteninVC++andrealtimeimagesupto200frames/secondcanbeachievedfor50KHzexcitation.Fittedwithan8coilMITsensor,thedigitalsystemdeliversamuchhighersignaltonoiseratio(SNR)andimagestabilitycomparedtotheanalogsystempreviouslydesigned.Metallicsamplesofdifferentshapesandarrangementswereimaged,whichconfirmstheperformanceofthesystem.©2010IEEE.2、 【篇名】Thedesignforastronomicaldigitalimages'real-timedataacquisitionandprocessingsystembasedonFPGAandPCIbus【作者】Tang,Qingshanl—;Hou,Weiming2—;Fei,Weiwei3—;Cai,Huizhil—;Li,Yajie4亠【出处】IEEEComputerSociety,445HoesLane-P.O.Boxl33l,Piscataway,NJ08855-1331,UnitedStates【摘要】Inordertoacquirehighspeedreal—timeastronomicalimagedataandrecognizetheobjectplanets,akindofsystembasedonFPGAandPCIbusispresented.Inthissystem,logicdesignincludingCameraLinkdatainterface,digitalimagedatacaptureanddatatransmissiontoPCthroughPCIbusiscompletedinFPGA(XilinxVirtex4);andthefinalresultscanbeverifiedinPC.ThesystemcancollectandprocessthedigitalimageoutputfromhighspeedCMOScamerawhichpeakdatarateis660MB/s,averagerateis200MB/s,andframeratiois2500fps.©2009IEEE3、 【篇名】TheimagepretreatmentbasedontheFPGAinsidedigitalCCDcamera【作者】Tian,Rui2;Liu,Yan—Yingl【出处】SPIE,P.O.Box10,BellinghamWA,WA98227-0010,UnitedStates【摘要】Inaspaceproject,adigitalCCDcamerawhichcanimagemoreclearlyinthe1Luxlightenvironmenthasbeenaskedtodesign.TheCCDsensorICX285ALproducedbySONYCo.LtdhasbeenusedintheCCDcamera.TheFPGA(FieldProgrammableGateArray)chipXQR2V1000hasbeenusedasatiminggeneratorandasignalprocessorinsidetheCCDcamera.Butinthelow-lightenvironment,twokindsofrandomnoisebecomeapparentbecauseoftheimprovingofCCDcamera'svariablegain,oneisdarkcurrentnoiseintheimagebackground,theotherisverticaltransfernoise.TherealtimemethodforeliminatingnoisebasedonFPGAinsidetheCCDcamerawouldbeintroduced.Thecausesandcharacteristicsoftherandomnoisehavebeenanalyzed.First,severalideasforeliminatingdarkcurrentnoisehadbeenmotioned;thentheywereemulatedbyVC++inordertocomparetheirspeedandeffect;Gaussfilterhasbeenchosenbecauseofthefilteringeffect.Theverticaltransferverticalnoisehasthecharacterthattheverticalnoisepointshaveregularordinateintheimagetwo-dimensionalcoordinates;andtheperformanceofthenoiseisfixed,thegrayvalueofthenoisepointsis16-20lessthanthesurroundingpixels.Accordingtothesecharacters,localmedianfilterhasbeenusedtoclearuptheverticalnoise.Finally,thesealgorithmshadbeentransplantedintotheFPGAchipinsidetheCCDcamera.Alargenumberofexperimentshadprovedthatthepretreatmenthasbetterreal-timefeatures.ThepretreatmentmakesthedigitalCCDcameraimprovethesignal-to-noiseratioof3-5dBinthelow-lightenvironment.©2009SPIE.4、 【篇名】ThedesignofCMOSdigitalimagesensor'sapplicationbasedonFPGA【作者】Lin,Hongyu1;Chen,Yan1【出处】AsianAssociationonRemoteSensing,4-6-1KombaMeguro-ku,Tokyo,153-8505,Japan【摘要】ThepaperpresentsthedesignofthedigitalimagesensorLUPA-4000'sapplications,andanalyzesthedrivetimesequenceofthesensor.ThedesignchoosesFPGAasthehardwareplatformandVerilogasthesoftwaredesignlanguage,withwhichthedrivetimesequencedesign,functioncontroldesignandsignaloutputmodedesignarerealized.Thecorrectnessofthedesignhasbeenvalidatedthroughthesoftwareemulatingandhardwaretest.Thedesignadaptstothedevelopmentofminiaturizationanduniversalofspacecameras.5、【篇名】AVSynDEx:Arapidprototypingprocessdedicatedtotheimplementationofdigitalimageprocessingapplicationsonmulti—DSPandFPGAarchitectures【作者】Fresse,Virginiel—;Deforges,OlivieriNezan,Jean—Frangoisl—【出处】HindawiPublishingCorporation【摘要】WepresentAVSynDEx(concatenationofAVS+SynDEx),arapidprototypingprocessaimingtotheimplementationofdigitalsignalprocessingapplicationsonmixedarchitectures(multi-DSP+FPGA).ThisprocessisbasedontheuseofwidelyavailableandefficientCADtoolsestablishedalongthedesignprocesssothatmostoftheimplementationtasksbecomeautomatic.Thesetoolsandarchitecturesarejudiciouslyselectedandintegratedduringtheimplementationprocesstohelpasignalprocessingspecialistwithoutrelevanthardwareexperience.Wehaveautomatedthetranslationbetweenthedifferentlevelsoftheprocesstoincreaseandsecureit.Onemainadvantageisthatonlyasignalprocessingdesignerisneeded,alltheotherspecializedmanualtasksbeingtransparentinthisprototypingmethodology,herebyreducingtheimplementationtime.3.3中国专利信息中心3.3.1检索式检索式:’FXX(FPGA数字图像处理/TX)'检索年限2002-20123.3.3检索结果命中60篇，选择5篇如下：1、篇名：一种基于GPRS和DSP与FPGA的无线视频采集装置申请号：201120538454申请日：2011年12月21日申请人：成都众询科技有限公司发明人：熊璞张磊张永恒摘要：本实用新型提供了一种基于GPRS和DSP与FPGA的无线视频采集装置，包括均与FPGA芯片EPIC12Q240C8连接的COMS数字图像传感器、帧存DRAM、视频D/A输出芯片和数据存储SD卡，均与DSP芯片TMS320V5502连接的DRAM和FLASH；所述FPGA芯片EPIC12Q240C8连接与DSP芯片TMS320V5502通过双口RAM连，GPRS模块与视频D/A输出芯片连接。该系统具有体积小，成本低，功耗低，速度快，适应性强的特点，可以完成视频的采集，实时的视频处理，以及数据的传输。2、 篇名：一种基于FPGA的贴片机快速定位系统申请号：201120498957申请日：2011年12月5日申请人：湖南城市学院发明人：刘合安周立波摘要：一种基于FPGA的贴片机快速定位系统，由成像系统、照明系统、图像采集系统、图像处理系统、目标识别系统和SOPC控制系统六个部分组成，以SOPC控制系统为中心，将各系统联系在一起，照明系统为贴片机自适应光源系统，成像系统利用图像传感器直接采集物体表面图像，图像采集系统读取图像数据输出连接至图像处理系统，图像处理系统对图像数据进行处理后，输出连接至目标识别系统。本实用新型建立了一套面对贴片机自适应光源的图像采集系统和数字处理平台，图像采集处理系统以FPGA为核心实现数字图像的高速处理和目标识别，提高了系统的运行速度和定位精度，降低了设备的成本和复杂程度。3、 篇名：一种基于GPRS和DSP与FPGA的无线视频采集装置申请号：201110431308申请日：2011年12月21日申请人：成都众询科技有限公司发明人：熊璞张磊张永恒摘要：本发明提供了一种基于GPRS和DSP与FPGA的无线视频采集装置，包括均与FPGA芯片EPIC12Q240C8连接的COMS数字图像传感器、帧存DRAM、视频D/A输出芯片和数据存储SD卡，均与DSP芯片TMS320V5502连接的DRAM和FLASH；所述FPGA芯片EPIC12Q240C8连接与DSP芯片TMS320V5502通过双口RAM连，GPRS模块与视频D/A输出芯片连接。该系统具有体积小，成本低，功耗低，速度快，适应性强的特点，可以完成视频的采集，实时的视频处理，以及数据的传输。4、 篇名：基于FPGA的星敏感器图像处理方法申请号：201010200036申请日：2010年6月11日申请人：上海航天控制工程研究所发明人：毛晓楠邱海辉郑循江摘要：本发明公开了基于FPGA的星敏感器图像处理方法，包括的步骤是：图像高通滤波、星点质心计算、星点排序，基于FPGA实现星敏感器图像处理的全部工作，并以并行运算的体系结构实现。本发明采用的方法，与现有技术相比，其优点和有益效果是：充分利用星敏感器恒星成像及光电探测器数字图像的特点，能在强光干扰条件下仍然可以稳定运行。充分利用FPGA在并行运算体系结构设计中的优势，采用四级流水组织图像处理算法中的运算模块，大幅提高运算速度和星敏感器的数据更新率。5、篇名：基于FPGA的车辆外形尺寸图像检测分析装置申请号：200910218412申请日：2009年10月20日申请人：西安费斯达自动化工程有限公司发明人：史忠科贺莹王闯摘要：本发明涉及一种基于FPGA的逆透视变换图像处理算法的实现，属于信号处理技术、控制技术，是以FPGA芯片作为数字图像的处理单元，利用其硬件逻辑处理速度快的特点，通过芯片内部LE单元搭建出实现IPM算法的逻辑电路，以硬件的方式实现对图像的逆透视变换，得到无畸的二维鸟瞰图像，方便后续的车道检测特征提取等操作，其突出的优点是：将该图像处理算法硬件化，不需要工控机或DSP等核心处理单元，系统实时性能好，可扩展性强3.4google搜索引擎3.4.1检索式title:（FPGA|现场可编程门列阵）and（数字图像|视频）检索年限2002-20123.4.3检索结果搜索到1200篇，选择5篇如下：1、 基于FPGA的图像中值滤波器的硬件实现网址：/view/1abd5120dd36a32d73758101.html摘要：为了实现图像的实时处理，常采用现场可编程门列阵FPGA对采集的数字图像做预处理,在讨论中值滤波算法原理的基础上，利用VHDL硬件描述语言设计一个中值滤波模块对输入图像进行去噪处理，仿真结果说明该算法满足实时性要求,取得较好的仿真效果，并对中值滤波的改进算法进行了讨论2、 基于FPGA的数字图像预处理算法研究网址：/view/afcbf61ec281e53a5802ff98.html摘要：实时图像处理系统对图像的处理速度要求比较高，软件实现图像处理无法满足要求，一般用硬件来实现，FPGA就是〜种比较理想的器件。当前，基于FPGA的图像处理研究成为一个热门课题。本文采用FPGA构建了一个用于验证图像预处理算法的系统，此系统主要由PC机、通信模块、存储模块、图像预处理算法模块、FIFO模块和控制模块组成。在此验证系统的上，实现了统计排序滤波、中值滤波、形态学滤波、高斯滤波、拉普拉斯算子和Sobel算子等典型的图像预处理算法。在设计过程中，充分考虑了硬件实现图像算法的特点和要求，有效挖掘图像算法内在的并行性，以及采用流水线结构，对图像算法进行了优化和改进，减少硬件资源的消耗，提高图像算法的处理速度。整个系统设计、仿真及验证是在Quartusll软件平台下，用VerilogHLD编程实现的，并在以Altera公司的EP2C8Q208C8芯片为核心设计的硬件平台上得到了验证。对图像预处理算法的处理效果和性能进行分析，并得出用FPGA实现的图像处理算法处理速度较快，可以满足实时性要求。本文的研究对FPGA在实时图像处理系统中的应用做了有益的尝试，对基于FPGA的实时图像处理系统的实现有着积极的意义。3、 基于FPGA的实时图像采集与Sobel边缘检测网址：http：///view/27900dd0195f312b3169a596摘要：运用现场可编程门阵列FPGA的流水线和并行技术构建灵活高速的可编程图像采集与预处理系统。利用基于QuartusII提供的参数可设置宏功能模块实现了Sobel边缘检测算法并实时显示边缘检测后的图像获得了很好的边缘检测效果缩短了开发周期4、 基于FPGA的数字图像处理网址：/view/80684e60ddccda38376baf49.html摘要:数字图像处理技术是信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一。目前，数字图像处理技术被广泛应用于航空航天、通信、医学及工业生产等领域中。数字图像处理的特点是处理的数据量大，处理非常耗时，本文研究了在FPGA上用硬件描述语言实现图像处理算法,通过功能模块的硬件化，解决了视频图像处理的速度问题。随着微电子技术的高速发展,FPGA为数字图像信号处理在算法、系统结构上带来了新的方法和思路。本文设计的基于FPGA的图像处理系统，是一个具有视频图像采集、图像处理、图像显示功能的图像处理系统。该系统采用Altera公司FPGA芯片作为中央处理器，由视频解码模块、图像处理模块、视频编码模块组成。模拟视频信号由CCD传感器送入，经视频解码芯片SAA7113转换成数字视频信号后，图像处理模块完成中值滤波和边缘检测这两种图像处理算法，视频编码芯片SAA7121将数字视频信号转换成模拟视频信号输出。整个设计及各个模块都在Atera公司的开发环境Quartasll以及第三方仿真软件Modelsim上进行了仿真及逻辑综合。仿真结果表明，使用FPGA硬件处理图像数据不仅能够获得良好的处理效果，处理速度也远远高于软件法处理的方法.5、 基于FPGA的图像增强技术研究网址：/view/d32ba228915f804d2bl6clef.html摘要：图像增强技术是数字图像处理领域中的一项重要内容，随着数字图像处理应用领域的不断扩大，快速、实时图像处理技术成为研究的热点。超大规模集成电路技术的飞速发展为数字图像实时处理技术提供了硬件基础，尤其是FPGA凭借其高速并行、可重配置的架构和基于查找表的独特结构等优点使得在数字信号处理领域的应用持续上升。国内外，越来越多的实时图像处理应用逐渐转向FPGA平台。本文基于FPGA的图像增强技术研究主要是针对空间域方法，这种方法是指在空间域内直接对像素灰度值进行运算处理，算法简单并且存在并行性，非常适合于用硬件实现。FPGA可以灵活地实现并行、实时处理图像数据，正是利用这一特点，本文提出了一种基于FPGA的图像增强处理系统设计。该系统采用SOPC技术，完成图像增强处理。文中给出了系统设计思路，并分析了该系统的结构及功能实现，说明了系统实现过程。其硬件平台的核心部分是Altera公司stratix系列的FPGAEPPLS40芯片，采用自项向下的设计方法构造图像增强处理功能模块，利用硬件描述语言VHDL对图像增强模块进行电路描述，并进行设计优化、仿真，在生成系统配置文件后加载到FPGA上进行板级调试。完成了基于FPGA的图像增强算法模块的设计，重点设计实现了点运算增强处理模块、中值滤波器模块，并对中值滤波器进行了改进设计实现，采用FPGA完成了对图像增强算法的硬件加速。3.综述引言数字图像处理的应用越来越广泛，对其研究也越来越重要。FPGA凭借其高速并行、可重配置的架构和基于查找表的独特结构等优点使得在数字信号处理领域的应用持续上升。为了提高视频图像的速度，人们研究FPGA在图像处理中的应用。本文就是对基于FPGA对数字图像的处理的说明。这一课题的研究成功与否将对人们未来在数字图像处理方面做出很大的影响。主体随着多媒体技术的不断发展，模拟信号数字化应该是图像处理控制电路的发展方向。数字图像处理技术将会被广泛应用于可视电话、电视会议、监控系统等各个领域中。同时，随着电子技术的发展，FPGA成为新一代面向用户的可编程逻辑器件。它的功能密度之高足以替代多个功能复杂的逻辑器件，或者一个小型数字系统。自FPGA问世以来，它已在许多领域获得了广泛的应用oFPGA技术在数字信号处理中的应用，将逐渐成为前端信号处理的主流。一、历史发展及现状图像处理系统的发展大致分为三个阶段：第一阶段大体上是20世纪60年代末到80年代中期，当时的代表产品是美国和英国的一些公司推出的各种图像计算机以及图像分析系统。由于这些系统采用机箱式结构，所以系统的体积比较大虽然功能比较强，但价格比较昂贵。在中国，图像处理系统的研制起步比较晚，主要有清华大学研制的图像采集系统和图像计算机。第二阶段是从80年代中期到90年代初期，该阶段的特点是小型化，外部结构不再是机箱式而是插卡式。通过把图像卡插到计算机内，即可和计算机构成图像采集系统。在国内，80年代末到90年代初，中科院自动化研究所和清华大学都成功研制了一系列的图像采集卡。由于图像卡体积小、价格低、使用方便，所以很受用户欢迎。这阶段的图像卡大都开始采用大规模集成电路甚或是专用集成电路。第三阶段是从90年代初开始，这阶段的产品出现两大类，一种仍是采用插卡式，随着CI总线技术的成熟，采用PCI总线的产品逐步取代采用［SA总线接口的产品。在国内，很多公司等都推出各自的PCI图像卡产品。该类产品的特点是：采用3CI总线，在Windows平台上编制图像处理软件。另一种图像卡是采用大规模集成电路或专用芯片取代计算机的脱机图像处理系统。随着专用集成芯片SIC）、数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列FPGA）芯片集成度、运算速度的大幅度提高，价格大幅度降低，这些芯片成为脱机图像系统的主流处理器。美国I公司在DSP市场上的主导地位使得TI公司的图像处理平台在世界上处于领先地位。国内的）SP技术起步较晚，但发展很快。90年代末就有比较成熟的产品出现。由于PCI总线的诸多优点，在没有特殊限制的场合，采用计算机PCI接1:3图像采集卡仍将是图像处理系统的主流配置。二、发展趋势FPGA与CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件）都是可编程逻辑器件，它们是在PLA（ProgrammableArrayLogic，可编程阵列逻辑）、GAL（GenericArrayLogic，通用阵列逻辑）等逻辑器件的基础之上发展起来的。同以往的PAL.GAL等相比较，FPGA/CPLD的规模比较大，它可以替代几十甚至几千块通用IC芯片。这样的FPGA/CPLD实际上就是一个子系统部件。这种芯片受到世界范围内电子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。自1985年推出第一片FPGA至今，FPGA已经历了十几年的发展历史。在这十几年的发展过程中，以FPGA为代表的数字系统现场集成技术取得了惊人的发展：现场可编程逻辑器件从最初的1200个可利用门，发展到20世纪90年代的25万个可利用门，乃至当新世纪来临之即，国际上现场可编程逻辑器件的著名厂商又陆续推出了数百万门的单片FPGA芯片，将现场可编程器件的集成度提高到一个新的水平。纵观现场可编程逻辑器件的发展历史，其之所以具有巨大的市场吸引力，根本在于：FPGA不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题，而且其开发周期短、开发软件投入少、芯片价格不断降低，促使 FPGA越来越多地取代了AsIC（Application—SpecificIntegratedcircuit,专用集成电路）的市场，特别是对小批量、多品种的产品需求，使FPGA成为首选。近年来采用FPGA或CPLD设计逻辑电路已成为一种趋势，其原因概括如下：（1）由于IC（Integratedcircuit,集成电路）集成度的大大提高，可编程器件给用户提供了丰富的可编程资源；（2）可编程器件开发系统和仿真手段R臻完美。采用FPGA可创建具有定制数据通道的处理器，数据以最小的负载从一个操作并行传送到下一个操作，并且没有取指令的额外开销。这种结构使得在较低时钟频率下也可达到较高的性能。而功耗直接正比于电路的频率，因此运行于较低时钟频率下并行处理的FPGA方案可大大减少功耗。对于没有硬件设计经验的软件工程师们，FPGA的优势并没有完全体现出来。因为FPGA开发通常需要设计人员使用HDL（HardwareDescriptionLanguage，硬件描述语言），并具有扎实的硬件知识。为了使广大软件工程人员能够利用FPGA的强大运算能力，在国外，SBS科技公司和Celoxica公司联合开发提供了一个新的FPGA解决方案，它不需要开发人员具备丰富的硬件工作经验（尽管它需要使用者了解基本的FPGA操作方式）。把FPGAPCI板卡安装在任何PC中，在PDPHandelc开发环境，它可以让软件工程师使用类标准'C'开发程序。对原始图像进行预处理，利用Hough变换在图中突出直线，在这个应用中是在上千公里的公路表面图中突出裂缝，原先用户使用Pentium4windowsXP平台进行图像处理操作，需要12分钟才能处理一幅图像；使用了FPGAPCI板卡和HandelC平台，仍然使用同一个Pc，处理一幅图像只需要2秒种。国内也越来越多的应用FPGA来设计图像处理系统，高端高性能的FPGA被应用于图像处理领域，用来加快运算速度，使以前利用Pc处理无法达到的性能在硬件上实现成为可能。如中科院国家天文台在星载系统设计中利用单片FPGA实现实时、多任务、高速的图像预处理。FPGA的并行处理方式和“流水线”结构使得它在许多方面有着广阔的应用。FPGA器件的特点还在于可用硬件描述语言对其进行灵活编程。利用FPGA厂商提供的软件可仿真硬件的功能，使硬件设计如同软件设计一样灵活方便，缩短了系统研发周期。利用JTAG接口可对其进行ISP（InsystemProgrammable，在系统编程），提高了系统的灵活性。随着芯片集成度的提高，单片FPGA内不仅拥有大量的逻辑单元而且还能集成RAM,ROM,I/O及DSP块等，从而使片上系统成为现实。总之，现代集成电路的发展，使得我们有多种可选方案，可设计基于DSP芯片，ASIC电路或FPGA芯片的系统。与ASIC和DSP相比，FPGA有以下优点：开发周期短，开发代价低。可配置功能使得系统具有灵活性；设计者可以选择如何实现软件代码中的每个模块，如用定制指令，或硬件外围电路；此外，还可以通过添加定制的硬件而获取比现成微处理器更好的性能；另一点是，FPGA有充裕的资源，可配置处理器系统可以充分利用这一资源。可工作在高速、并行处里方式下。FPGA具有独特的卷积实现方法，尤其是乘法的系数是固定的，事先将数据存储在查找表中，大大减少资源的占用率。三、PPGA的设计方法与流程完整的FPGA设计流程分为电路设计与输入、功能仿真、综合、综合后仿真、实现、布局布线后仿真、配置下载与调试等主要步骤，设计流程如图：疇 i桂连设计 11功能仿真 ——kJ -A4I-1 时序苗鼻 ►电路设计输入设计输入包括使用硬件描述语言(HDL)、原理图输入两种方式。HDL输入方式是现今设计大规模数字集成电路的良好形式，主要的硬件描述语言有VHDL与VerilongHDL两种形式，HDL描述在状态机、控制逻辑、总线功能方面较强，使其描述的电路能在特定的综合工具(如ISynopsys公司的FPGACompiler)作用下以具体硬件单元较好的实现。它们都有利于自顶向下的设计，借助于模块化编程，程序的可移植性和复用性好，更不会由于具体的芯片工艺的变化而变化。而原理图输入方法是一种类似于传统电子设计方法的原理图编辑的输入方式，即在EDA软件的图形编辑界面上绘制能完成特定功能的电路原理图。原理图输入在顶层设计、数据通路逻辑、手工最优化电路等方面具有图形化强、便于理解、单元节省等特点。功能仿真功能仿真也叫前仿真，对设计的电路的逻辑功能进行测试模拟。仿真过程不涉及任何具体器件的硬件特性，对于初步的功能验证很方便。目前主要有两种输入方式，一种是波形文件输入，另一种是测试台(TestBench)方式。波形方式是由波形编辑器编辑生成所需要的测试波形，然后从输出波形中人工检查是否符合期望要求。而测试台的方法则是用硬件描述语言以文本的方式编写测试程序，从某个文件读取测试数据输入待仿真的模块，所得的结果和期望数据进行比较来确定功能是否满足要求。综合综合就是针对给定的电路实现功能和实现此电路的约束条件，如速度、功耗、成本及电路类型等，将HD语言、原理图等设计输入译成由与，或、非门、RAM,触发器等基本逻辑单元组成的逻辑连接，再通过计算对速度和面积进行逻辑优化，输出edf和edn等标准格式的网表文件，获得一个能满要求的电路设计方案。综合优化后产生的FPGA网表文件，以供厂家的布局和布线器实现。布局布线综合优化产生的逻辑网表与芯片实际的配置情况还有较大差距。利用FPGA厂商的工程称之为实现过程。在实现过程中最主要的过程是布局布线。布局是将逻辑网表中的硬件原语或者底层单元合理的适配至iJFPGA内部固有硬件结构上；布线是指根据布局的拓扑结构，利用FPGA的各种连线资源，合理正确的连接各个元件的过程。时序仿真与验证将布局布线的时延信息反标注到设计网表中，所进行的仿真就叫时序仿真或布局后仿真，简称后仿真。布局布线之后生成的仿真时延文件包含的时延信息最全，不仅包含门延时,还包含实际布线延时，所以布线后仿真最准确。布局布线后仿真能设计时序与FPGA实际运行情况进行比较，确保设计的可靠性和稳定性。下载配置.下载配置是指在时序仿真正确的前提下，将形成的配置文件下载到具体的FPGA中。可以直接由计算机经专用下载电缆配置或者由外围配置芯片进行上电自动配置。整个FPGA设计一般就是按照上述的流程进行开发，任何仿真或验证步骤出现问题，就需要根据错误定位返回到相应的步骤进行更改或者重新设计。在本课题设计中，选择QuartuslI6.0软件作为设计工具，采用modelsim6.2对设计的各模块进行仿真。四、中值滤波器部分本设计以Altera公司的QuartusII软件为开发平台，处理图像为8位的灰度图像，为了节省仿真时间,本设计假定图像每行的像素个数为20。其总体设计方案如图：由图1可知，整个系统可分为2大模块：3X3(5X5)模板生成模块和图像数据比较模块。3X3(5X5)模板生成模块处理图像的某个像素和其邻域像素，经过中值滤波算法排序后,得出其中值像素来取代原3X3(5X5)窗口中间位置的像素值。之后3X3(5X5)模板生成模块将不断右移或换行，直到将一幅灰度图像的数据阵列中的所有像素全部处理完。图1中D(7..0)为灰度图像数据输入端,DOUT(7..0)为图像数据输出端,ENO为输出数据有效

标志,整个系统有统一的时钟信号elk和复位信号rst。下面分别介绍各模块功能和设计方法。(1)3X3(5X5)模板生成模块。该模块原理框图如图：% 胳丁上%丁>MFOA」Y%y> III - T1 叫>畑T：%•1-1F0BY丄J1 吧'2 啤>险―Y* 0 Ty1FIFOCHjjl"T1 鸣>t'il-T-*■m—Y%-FIFOD图中r代表移位寄存器;FIFO代表先进先出存储器，它是一种特殊功能的存储器,数据以达到FIFO输入端口的先后顺序依次存储在存储器中，并以相同的顺序从FIFO的输出端送出,所以FIFO不需要读/写地址线。图像数据以时钟节拍从数据输入端依次串行输入,FIFO用来存储1行的数据，以便使w11,w12, ,w55正好是3X3(5X5)模板所对应的图像数据,当模块