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《基于FPGA的簡(jiǎn)單圖像增強(qiáng)算法實(shí)現(xiàn)【開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+畢業(yè)論文】》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、本科畢業(yè)論文系列開題報(bào)告電子信息工程基于FPGA的簡(jiǎn)單圖像增強(qiáng)算法實(shí)現(xiàn)一、課題研究意義及現(xiàn)狀在當(dāng)今生活中圖像處理技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，如軍事，醫(yī)學(xué)成像和視頻監(jiān)控等領(lǐng)域，圖像處理一般指的是數(shù)字圖像處理。在一些情況下，會(huì)導(dǎo)致圖像質(zhì)量的降低，有些無法看清楚細(xì)節(jié)而有些連概貌都無法看清。所以，在對(duì)圖像進(jìn)行分析之前，必須要對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行改善，一般情況下改善的方法有兩類：圖像增強(qiáng)和圖像復(fù)原。圖像增強(qiáng)不考慮圖像質(zhì)量下降的原因，只將圖像中感興趣的特征有選擇的突出，其中圖像增強(qiáng)、圖像編碼、圖像復(fù)原、圖像數(shù)字化、圖像
2、分割和圖像分析等都屬于圖像處理。圖像處理的每個(gè)內(nèi)容之間都是相互有聯(lián)系的。一種圖像處理系統(tǒng)往往需要結(jié)合運(yùn)用幾個(gè)圖像處理技術(shù)才能得到有用的處理結(jié)果。圖像增強(qiáng)是指增強(qiáng)圖像中有用的信息，能使模糊的圖像變得清晰,增加對(duì)比度，豐富信息量，修正幾何畸變，改善圖像的效果。針對(duì)某些場(chǎng)合，有目的的調(diào)整圖像整體或局部的特性，突出了一些有用的特性，并使圖像變得清晰，或把圖像轉(zhuǎn)換為比較適合人或機(jī)器分析的形式。常用的增強(qiáng)方法有許多種，如灰度等級(jí)直方圖處理、干擾抑制、邊緣銳化、偽彩色處理等。用頻域或空間域都可以進(jìn)行圖像增強(qiáng)的
3、處理。問題不同應(yīng)該用不同的處理方法，大多數(shù)頻域處理都可以轉(zhuǎn)換成空間域的卷積。圖像增強(qiáng)與感興趣的物體的特性與觀察者的習(xí)慣有很強(qiáng)的針對(duì)性，在一般的處理中，往往可以將頻域和空間域相結(jié)合，從而達(dá)到更好的處理效果。圖像處理是指用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行去噪、分類、識(shí)別、復(fù)原、校正、增強(qiáng)以及統(tǒng)計(jì)分析等加工的技術(shù)過程。目前，隨著圖像處理領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，圖像增強(qiáng)技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注，在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中對(duì)圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，圖像數(shù)據(jù)量很大，所以對(duì)處理速度有著很高的要求，在當(dāng)今的圖像處理中，更多的使用了高級(jí)語言對(duì)圖像進(jìn)行
4、處理。圖像增強(qiáng)的特點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單而并行性大，用軟件來實(shí)現(xiàn)非常慢，而且會(huì)對(duì)檢測(cè)造成很大的影響，所以比較適合用FPGA來實(shí)現(xiàn)。第一款FPGA芯片是1985年推出的，它是一種全新的可編程邏輯，這種器件把門陣列的許多方面，如高密度與早期FPD的特性(如現(xiàn)場(chǎng)可編程性)結(jié)合在一起。FPGA采用不同于PLD架構(gòu)的設(shè)計(jì)方式，擁有較高的密度和容量，還具有I/O多、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，然而其布線復(fù)雜，亦導(dǎo)致時(shí)序延遲，只呈非固定式，延遲時(shí)間較長(zhǎng)。在這十幾年中，其各種技術(shù)都取得了驚人的發(fā)展，其開發(fā)周期短，價(jià)格低并且有著高速并行
5、，可重配置的架構(gòu)和基于查找表的獨(dú)特結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，使得更多的圖像增強(qiáng)研究轉(zhuǎn)向了FPGA平臺(tái)。FPGA具有豐富的寄存器資源，可滿足高速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將成為數(shù)字圖像處理的主流。應(yīng)用FPGA完成對(duì)數(shù)字圖像處理的實(shí)現(xiàn)是很有潛力的。二、課題研究的主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)主要內(nèi)容：圖像增強(qiáng)可以解決原始圖像邊緣模糊，對(duì)比度低等問題。用頻域或空間域都可以進(jìn)行圖像增強(qiáng)的處理。問題不同應(yīng)該用不同的處理方法，本課題采用空間域算法中的銳化增強(qiáng)算法，使用二次微分算子Laplacian實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)。在QuartusII中編程實(shí)現(xiàn)該算法
6、時(shí)，把頂層模塊分為幾個(gè)子模塊，頂層設(shè)計(jì)主要由兩個(gè)模塊組成：3*3圖像窗口模塊和Laplacian算子模板模塊，其中Laplacian算子模板可看成一個(gè)四輸入求和模塊、一個(gè)5倍乘模塊和一個(gè)作差模塊的組合。具體步驟如下：1.查找圖像處理的概念和圖像增強(qiáng)的各種實(shí)現(xiàn)方法。2.查找資料，學(xué)習(xí)各種圖像增強(qiáng)的算法、原理、應(yīng)用領(lǐng)域和意義。3.了解中值濾波的FPGA實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)方法。4.了解QuartusII軟件的基本操作和VHDL語言的基本編程方式。5.與其它圖像增強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行比較，找出其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。6.編寫V
7、HDL圖像增強(qiáng)的程序，包括輸入求和模塊；5倍乘模塊；作差模塊；Laplacian算子實(shí)現(xiàn)；偽彩色增強(qiáng)算法的實(shí)現(xiàn)。預(yù)期目標(biāo)：構(gòu)建基于FPGA的圖像增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)的方案,使用銳化增強(qiáng)算法。在銳化增強(qiáng)時(shí)，采用微分運(yùn)算的方法，利用Laplacian算子的旋轉(zhuǎn)不變性來滿足不同走向的邊緣銳化增強(qiáng)并且完善源程序，并提交所有模塊和頂層模塊的仿真。三、課題研究的方法及措施本項(xiàng)目的研究基于FPGA的簡(jiǎn)單圖像增強(qiáng)設(shè)計(jì)，可以閱讀大量的有關(guān)圖像增強(qiáng)的文獻(xiàn)并學(xué)習(xí)FPGA實(shí)現(xiàn)方法，掌握?qǐng)D像增強(qiáng)的概念及原理，組成模塊，按模塊實(shí)現(xiàn)各種
8、功能。了解QuartusII軟件的基本操作和VHDL語言的基本編程方式。采用QuartusII軟件，進(jìn)行VHDL語言編程并完成系統(tǒng)仿真，仔細(xì)研讀相關(guān)參考書，比較各種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際的編程中，結(jié)合各種知識(shí)，完成設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方法如圖1所示：圖1設(shè)計(jì)方法四、課題研究進(jìn)度計(jì)劃畢業(yè)設(shè)計(jì)期限：自2010年10月17至2011年5月。第一階段（1周）:選擇題目，確定任務(wù)，查找FPGA的相關(guān)資料，掌握?qǐng)D像增強(qiáng)的功能應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)原理，了解圖像增強(qiáng)的設(shè)計(jì)原理，初步確定圖像增強(qiáng)的FPGA實(shí)現(xiàn)和大致設(shè)計(jì)方案；第二階
