基于 FPGA 的数字图像处理原理及应用 PDF 文档

Question

本书首先介绍 FPGA 程序设计和图像与视频处理的关键基础理论，然后通过实例代码详细讲解了如何利用 FPGA 实现直方图操作中的直方图统计/均衡化/线性拉伸/规定化、线性滤波器操作中的均值滤波器、Sobel 算子（滤波、求模、求角度)、非线性滤波器操作中的排序类算法/形态学滤波、图像分割算法中的局部自适应分割/Canny 算子等。本书在仿真测试部分设计了一种完善的通用测试系统，并利用此测试系统在每一章的仿真测试环节对所设计算法进行严格的测试和验证。本书在最后一章介绍了在视频处理领域常见的输入/输出接口。

本书偏向于工程应用，在书中有大量关于如何利用 FPGA 实现图像处理算法的实例及代码，并对这些算法的原理及其实现过程、算法测试等做了详细的介绍，全部的算法都进行了仿真测试验证。本书提供实例的全部源代码，可登录以下网址免费获取： http://www.hxedu.com.cn （华信资源教育网）。

本书适用于需要利用 FPGA 进行图像处理和视频分析的学者和工程开发人员。读者需要具备一定的嵌入式设计及 FPGA 设计的基础知识，特别是 Verilog 语言的语法基础。

目录
第 1 章 图像处理基础
1.1 数字图像处理简介
1.1.1 图像采样
1.1.2 图像量化
1.1.3 数字图像处理
1.2 数字图像处理系统
1.2.1 图像处理系统构成
1.2.2 原始图像获取
1.2.3 图像传感器接口
1.2.4 图像处理流水线
1.2.5 图像与视频压缩
1.2.6 视频显示处理
第 2 章 FPGA 与图像处理
2.1 使用 FPGA 的原因
2.2 FPGA 技术优势
2.3 FPGA 的发展历程
2.4 FPGA 生产厂家及其产品
2.4.1 Altera
2.4.2 Xilinx
2.4.3 Lattice
2.4.4 Atmel
2.4.5 Actel
2.5 FPGA 开发流程
2.5.1 FPGA 设计方法
2.5.2 典型的 FPGA 开发流程
2.6 FPGA 常用开发工具
2.6.1 代码输入工具
2.6.2 综合工具
2.6.3 仿真工具
2.6.4 实现与优化工具
2.6.5 EDA 工具
2.7 FPGA 图像处理的开发流程
2.7.1 需求分析及问题描述
2.7.2 软件算法设计及验证
2.7.3 硬件平台设计
2.7.4 FPGA 映射
2.7.5 仿真及验证
第 3 章 FPGA 编程语言
3.1 HDL 语言简介
3.2 模块化设计
3.3 可 移 植 性
3.4 不可移植性
3.5 测 试 逻 辑
3.6 冗 余 逻 辑
3.7 常 用 语 法
3.7.1 参数化
3.7.2 条件编译
3.7.3 位宽匹配
3.8 应 用 实 例
3.8.1 信号边沿检测
3.8.2 多拍处理
3.8.3 图像行列计数
第 4 章 映 射 技 术
4.1 系 统 结 构
4.1.1 流水线设计
4.1.2 并行阵列
4.2 计 算 技 术
4.2.1 算法转换
4.2.2 近似计算
4.2.3 增量更新
4.2.4 查找表
4.2.5 浮点计算
4.2.6 Cordic 技术
4.3 存储器映射
4.3.1 帧缓存
4.3.2 行缓存
4.3.3 异步缓存
4.3.4 增加存储器带宽
4.3.5 存储器建模与仿真
4.4 其他设计技巧
4.4.1 合理处理参数
4.4.2 资源及模块复用
4.4.3 防止亚稳态
第 5 章 系 统 仿 真
5.1 Modelsim 使用基础
5.1.1 Modelsim 简介
5.1.2 Modelsim 图形界面及仿真示例
5.1.3 使用脚本命令来加速仿真
5.1.4 其他加速仿真的方法
5.2 视频图像处理仿真测试系统
5.2.1 仿真测试系统框架
5.2.2 视频时序模拟
5.2.3 视频捕获模拟
5.2.4 MFC 程序设计
5.2.5 通用 testbench
第 6 章 直方图操作
6.1 灰度直方图
6.2 直方图均衡化
6.3 直方图规定化
6.4 直方图拉伸
6.5 基于 FPGA 的直方图操作
6.5.1 FPGA 直方图统计
6.5.2 FPGA 直方图均衡化
第 7 章 线性滤波器
7.1 线 性 滤 波
7.1.1 均值滤波
7.1.2 高斯滤波
7.1.3 Sobel 算子
7.1.4 离散傅里叶变换
7.2 基于 FPGA 的均值滤波
7.2.1 整体设计与模块划分
7.2.2 子模块设计
7.2.3 Verilog 代码设计
7.2.4 仿真与调试结果
7.3 基于 FPGA 的 Sobel 算子
7.3.1 整体设计与模块划分
7.3.2 Sobel 模板计算电路
7.3.3 基于 Cordic 的坐标系转换电路
7.3.4 Verilog 代码设计
7.3.5 仿真与调试结果
第 8 章 非线性滤波器
8.1 统计排序滤波
8.2 基于 FPGA 的统计排序滤波器
8.2.1 并行全比较排序法原理
8.2.2 整体设计与模块划分
8.2.3 子模块设计
8.2.4 Verilog 代码设计
8.2.5 仿真与调试结果
第 9 章 形态学滤波
9.1 形态学滤波简介
9.2 形态学滤波的基本应用
9.3 基于 FPGA 的 Tophat 滤波设计
9.3.1 顶层框架设计
9.3.2 子模块设计
9.3.3 Verilog 代码设计
9.3.4 仿真及调试结果
第 10 章 图 像 分 割
10.1 图像分割简介
10.2 基于阈值的分割
10.2.1 全局阈值分割
10.2.2 局部自适应阈值分割
10.3 基于边缘的分割
10.3.1 Canny 算子
10.3.2 Canny 算子的计算步骤
10.4 基于 FPGA 的局部自适应分割
10.4.1 算法转换
10.4.2 FPGA 结构设计
10.4.3 子模块设计
10.4.4 Verilog 代码设计
10.4.5 仿真与调试
10.5 基于 FPGA 的 Canny 算子设计
10.5.1 非最大值抑制电路设计
10.5.2 滞后阈值分割电路设计
10.5.3 Verilog 代码设计
10.5.4 仿真调试结果
第 11 章 视 频 接 口
11.1 视频输入接口
11.1.1 模拟视频输入
11.1.2 CameraLink 接口
11.1.3 USB 接口
11.1.4 FireWire 接口
11.1.5 GigE Vision™接口
11.1.6 直接接口
11.2 视频输出接口
11.2.1 CVT 标准
11.2.2 VGA
11.2.3 PAL
11.2.4 DVI/HDMI
参考文献

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