基于FPGA的图像缩放及边缘检测的硬件设计

微电子技术的快速发展,使越来越多复杂的算法固化为硬件结构成为可能。而FPGA的广泛应用和集成度的迅速提高,以及EDA设计仿真功能的增强,为基于FPGA的数字图像处理硬件设计提供了平台。本文着力探索新的基于FPGA的图像边缘检测与图像缩放的硬件设计。     

基于FPGA的Sobel图像边缘检测算法

数字图像处理主要是对图像像素进行处理,由于像素众多,因而图像处理需要消耗大量时间,而FPGA并行性、实时性等优点可有效弥补这一缺点。文中主要介绍如何用FPGA来实现图像的Sobel边缘检测算法,并同Matlab联合仿真,验证FPGA图像处理的可靠性,最终得到让人满意的处理图案。     

边缘检测方法在线阵CCD大坝位移计中的应用

根据大坝变形监测的实际需求,采用先进的CCD以及FPGA技术,设计了用于大坝水平位移监测的高精度位移计．根据线阵CCD的特性,论述了利用平行光源进行测量的结构及原理．通过对CCD图像进行数字化,采用数字的高斯滤波及边缘检测算法对CCD图像进行像元级的边缘定位．在实验中运行了FPGA作为处理部件,采用VerilogHDL对处理算法进行逻辑设计,通过论证,系统具有很高的测量精度以及集成度．     

基于DSP+FPGA的红外图像锐化算法的实现

为了改善红外图像的成像质量,根据红外图像的特点,提出了一种改进的拉普拉斯锐化算法——受限拉普拉斯锐化算法,并采用DSP＋FPGA的架构进行实时处理。对普通拉氏锐化算法和受限拉氏锐化算法的处理效果进行比较。受限拉氏锐化算法有效地控制了图像的噪声,使处理后的图像边缘更加清晰,又保护了图像的细节。     

基于FPGA的图像处理系统

针对目前采用通用计算机、多CPU并行、DSP等方法实现实时图像处理的不足,研究了一种基于FPGA的图像处理系统,由图像采集和图像处理基本算法两部分组成.图像采集选用OV7670图像传感器,其内部集成了传感器及图像处理单元,可以直接输出数字信号给FPGA.图像处理选用Altera公司的Cyclone II系列的FPGA芯片,在芯片上完成了图像采集的控制,模拟了I2 C总线协议,通过设计FPGA的内部逻辑实现了图像灰度化、中值滤波、边缘检测等图像处理基本算法,使处理速度远远快于软件方法.仿真结果显示:该系统实现了实时图像的快速采集和处理,最高能达到30帧/s,并且分辨率为640×480.     

基于方向信息测度的约束最小二乘图像恢复方法

根据约束最小二乘图像恢复方法,设计了一种新的图像恢复方法,把图像方向信息测度的概念引入到图像恢复算法中．它的优点在于,克服了约束最小二乘恢复方法中平滑噪声的同时,边缘信息也被平滑了的缺点,能够在边缘信息保持与噪声平滑之间取得更好的折中．满足了人眼对边缘比较敏感的视觉特性要求．实验证明,这是一种较好的图像恢复方法．     

一种面向文本图像的颜色迁移算法

Reinhard等人提出的经典图像颜色迁移算法,对普通场景的自然图像进行颜色迁移时有着显著的效果,而该算法用于文本图像迁移中,迁移后文本字体边缘存在弱化现象,视觉效果不佳。为此,该文提出了一种针对文本图像的颜色迁移算法。通过对源图像和参考图像进行引导滤波增强,突出文字本身在图像中所占比重。利用增强后的源图像和参考图像,计算颜色迁移系数,使得文本图像的颜色迁移效果更加出色。实验结果表明,该文所提算法对于文本图像具有很好的颜色迁移效果,其图像平均梯度结果优于Reinhard算法。     

一种改进的红外图像增强算法

根据红外图像的特性,在对常用的线性灰度变换法、直方图均衡化法和边缘检测法等图像增强算法进行详细分析的基础上,提出了一种采用平台直方图均衡化和增强高通滤波加权平均的红外图像增强算法,并给出了该算法的FPGA电路实现和时序仿真效果。提出的图像增强算法能适应红外探测器的各个工作阶段,易于FPGA实现且具有较好的图像增强效果。     

基于边缘梯度的散焦图像深度恢复

在散焦图像中,点的模糊程度随物体的深度而变化,因此可以利用散焦图像中点的散焦程度来估计物体的深度信息。本文提出了一种基于散焦图像中物体的边缘梯度关系来恢复图像深度图的新算法,用一个已知参数的高斯函数对图像进行再模糊,然后求出模糊后的物体边缘梯度,再与原图像中物体边缘梯度相比,再将该比值与图像的深度关联,求出图像中物体边缘处的深度,再利用后续深度插值方法和深度图优化恢复出整幅图的深度信息。这种算法仅需要一幅图像即可进行深度信息恢复,有较好的有效性。     

基于机器视觉技术的叶面积测量系统实现

研究并实现了用于测量叶片面积的软硬件系统,并可进行叶片面积的统计.根据植物与土壤背景的颜色特征关系研究了提取叶片颜色特征将彩色图像转成灰度图像的算法,应用迭代求图像最佳分割阈值法进行图像二值化,中值滤波去除二值化图像的噪声干扰,Kirsch边缘算子进行叶面边缘轮廓的提取.     

四维空间分形插值算法在品位估算中的应用

克里金法是一种应用广泛的低通滤波性插值方法,但其无法重建原始信息中的高频、低频和局部信息。分形插值算法可利用自相似性,在保留原始信息的基础上,克服克里金插值中低通滤波的局限性,从而提高插值的准确性。本文在传统分形插值算法的基础上,结合地质空间信息,提出了适用于矿床品位估算的四维空间分形插值算法,并将其应用于钼矿的品位估算。结果表明：在该钼矿的品位估算中,四维空间分形插值算法明显优于克里金法。     

基于圆心角分割的双曲线、抛物线插补算法

根据圆弧的时间分割法插补原理，开发了基于圆心角分割的双曲线、抛物线插补算法．所给出的插补方法具有一定的推广性，为其他曲线的插补运算提供了较一般的方法．最后，进行了插补误差分析，并给出了插补算法的实现流程图     

一种椭圆插补的改进算法

针对现有基于圆心角分割的椭圆插补算法插补公式复杂,影响数控插补加工的实时插补速度的问题,在时间分割插补算法原理的基础上,提出一种基于圆心角分割的椭圆插补改进算法,推导出改进的插补公式,得到具体的算法流程.通过实例计算与分析表明,在同一NC平台上,该改进算法能够达到基于圆心角分割的椭圆插补类似算法的插补精度,并具有更好的实时性.     

基于非均衡系数小波变换的插值算法研究

为了在不改变系统硬件的条件下获得高分辨率的图像,对双线性等传统插值方法和小波插值方法进行了分析,提出基于非均衡系数匹配的小波插值算法,通过对小波插值的各个高频子图进行降幅,并配合不同的幅度系数,获得了高分辨率插值图像.试验结果证明:这种方法运算量小、计算速度快、能提高插值复原图像的效果,应用于热图像同样有效.试验中峰值信噪比相对于双线性插值法提高0.5 dB以上.     

正交频分复用系统中改进的FFT插值算法

提出了一种基于快速傅里叶变换的边缘扩展信道插值算法(EFFT),该算法对正交频分复用(OFDM)符号有效频带边缘的两端频点作镜像线性扩展,使增加的导频信息能改善有效频带边缘附近的信道估计性能.仿真结果表明,在低阶调制且信噪比(SNR)较低时,EFFT插值算法的性能与维纳滤波信道估计算法相当,且较传统快速傅里叶变换(FFT)插值算法的均方误差(MSE)提升1dB左右.在实现复杂度方面,EFFT算法与FFT算法相当,与维纳滤波算法相比运算量明显降低.EFFT算法不需要对现有技术标准进行改动,也不会降低系统的传输效率.     

OFDM系统中改进的FFT插值算法

提出了一种基于快速傅立叶变换的边缘扩展信道插值算法（EFFT,Edged Extend Fast Fourier Transform）。该算法对OFDM符号有效频带边缘的两端频点做镜像线性扩展,使增加的导频信息能改善有效频带边缘附近的信道估计性能。仿真结果表明,在低阶调制且SNR较低时,EFFT插值算法的性能与维纳滤波信道估计算法相当,且较传统FFT插值算法的MSE提升1dB左右。在实现复杂度方面,EFFT算法与FFT算法相当;与维纳滤波算法相比运算量明显降低。EFFT算法不需要对现有技术标准进行改动,也不会降低系统的传输效率。     

基于Stewart机构并联加工机的插补算法

目的 研究基于Ｓｔｅｗａｒｔ机构的并联加工机的插补算法。方法 利用通常的时间分割插补算法思想和并联加工机构逆运动学模型,求解刀具运动轨迹与６根伸缩杆之间的关系,导出一种插补算法,并采用面向对象的程序设计方法编制仿真软件,通过计算机仿真验证该插补算法的可用性。结果与结论 对球面类和双曲面类零件加工过程仿真结果表明,所提出的插补算法是正确的,实用的,为并联加工机提供一种新的可行的插补算法。     

基于混合双立方法的MPMAP超分辨力图像插值处理算法

对超分辨力插值获得高分辨力图像的方法进行了研究,分析了通常的插值方法和超分辨力插值算法,并根据对MPMAP算法理论的研究提出了一种新的结合传统线性插值和MPMAP理论的插值算法.通过在初始高分辨力图像预处理和MPMAP迭代过程中分别运用双立方插值代替原成像过程的逆过程运算,相对于双线性插值算法可提高图像的峰值信噪比2 dB以上.结果表明,运用此算法对红外热图像进行处理,同样可以有效地提高峰值信噪比,并可获得很好的图像复原效果.     

等步长抛物线时间分割插补算法

抛物线插补算法是抛物线轮廓数控加工的关键技术．文章从抛物线的标准方程出发,运用时间分割插补算法的基本原理,推导出等步长抛物线时间分割插补算法．该算法能保证实际步长稳定,从而保证进给速度稳定,并且每一个插补点都能位于抛物线轮廓上,插补精度高．     

多坐标轴广义直线插补的简易算法

提出了一种用于多坐标轴广义直线插补的简易算法,以数值积分法（DDA）直线插补算法为基础,设计了一个插补决策算法来决定是否进行插补计算,从而完全消除了不产生进给的插补计算过程,简易算法不但插补效果好于DDA,而且计算量明显少于DDA,它还能够做到多坐标轴同时进给,进给脉冲间隔比较均匀。