文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
用于小目标检测的二维NLMS自适应滤波器的设计与实现
姓名:伍星
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:陈朝阳
20050401
华中科技大学硕士学位论文
摘要
数字图像小目标的实时检测技术是近年来图像处理研究的热点和难点之一随着
VLSI Very Large Scale Integration 技术和 EDA(Electronic Design Automatic)技术的发
展 ASIC Application Specific Integrated Circuit 设计为实时检测技术提供了硬件平
台基于 TDNLMS Two Dimension Normal Least Mean Square 算法的自适应滤波器
具有抑制强杂波背景的能力能提供良好的小目标检测性能而且结构简单易于硬
件实现
本文研究了 TDNLMS 自适应算法的特点设计的自适应滤波器体系结构根据功能
可划分为存储模块滤波模块自适应模块和控制模块四个部分存储模块完成输入
数据缓存可实现宽度为 128 256 512 三种图像的存储滤波模块完成图像数据与
权值的卷积运算采用横向滤波器结构设计自适应模块完成权值矩阵的迭代更新
其结构为权值更新公式的直接映射控制模块可实现系统待机编程初始化和滤波
四个状态之间的转换其中滤波状态可工作在非流水线和流水线两种方式
构成滤波器抽头阵列的抽头单元是滤波器结构设计的重点设计的抽头单元具有乘
加运算和数据传输功能在自适应滤波器迭代过程的不同阶段抽头阵列可实现不同
的计算此外抽头单元提供待机工作参考三种状态通过定义每个抽头的状态
可实现各种滤波器支撑区域类型
为提高数据通过率本文提出 TDNLMS 简化算法及其流水线结构并通过预测性
能仿真和信噪比仿真实验考察优化后算法的小目标检测性能实验结果表明简化算
法与标准算法的性能相当而流水线结构对算法性能影响较大但速度比非流水线结
构提高一倍在 2-9<ì<2-4 时流水线结构能获得较满意的结果
本设计采用 Verilog 硬件描述语言完成系统的 RTL Register Transfer Level 级设计
选用 SMIC 标准单元库完成逻辑综合系统工作速度为 50MHz

关键词: 小目标检测自适应滤波器 TDNLMS ASIC 流水线
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Real-time small targets detection in digital image is one of the research focus in image
processing. With the progress of VLSI (Very Large Scale Integration) technology and EDA
(Electronic Design Automatic) technology, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)
provide a hardware platform for real-time detection. The adaptive filter based on
TDNLMS(Two Dimension Normal Least Mean Square) algorithm can plex
background, has high performance of detection, simple structure and easy to hardware
implementation.
With the research of TDNLMS algorithm, the architecture of the adaptive filter can be
divided into four modules in according to function: memory module, filter module, adaptive
module and control module. The memory module is used to store the data of image with the
wide of 128,256,512 pels; the filter module perform convolution of image data and weight,
and it is a