文档介绍：代号 10701 学号 1011420725
分类号 TP391 密级公开
题(中、英文)目基于 FPGA 的图像处理系统设计与算法实现
FPGA Based Image Processing System Design
and Algorithm Implementation
作者姓名张广亮指导教师姓名、职务王爽教授
学科门类工学学科、专业电路与系统
提交论文日期二○一三年三月
创新性声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究
成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不
包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或
其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做
的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。
本人签名: 日期
关于论文使用授权的说明
本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究
生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。本人保证毕
业离校后,发表的论文与本论文工作成果有关时署名单位仍然为西安电子科技大
学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文
的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的
论文在解密后遵守此规定)。
本人授权西安电子科技大学图书馆保存学位论文,并同意将论文在互联网上
发布。
本人签名: 日期
导师签名: 日期
摘要 I
摘要
随着计算机技术和微电子技术的不断发展,图像处理技术也正在不断的完善
中,尤其是实时的图像处理技术得到了广大学者的研究,为了满足目前实时图像
处理的要求,本文主要研究基于 FPGA 的图像处理算法的实现,主要研究内容如
下:
1)本论文利用 FPGA 的硬件并行性实现了一个基于 Cholesky 矩阵分解的 OMP
算法的压缩感知重构 SOPC 系统。为了保证压缩杆感知重构的速度,本系统利用
FPGA 的硬件并行和流水线结构设计了一个压缩感知重构的 IP 核,此 IP 核可以直
接挂载到 Avalon 总线上,方便 SOPC 系统主机的调用。该 IP 核实现了观测矩阵和
向量的乘法运算,利用 FPGA 的并行性和流水线结构来加速矩阵与向量的乘法运
算,该 IP 核同时可以随时快速地产生所需要的观测向量,免去了存储观测矩阵所
需的存储空间。
2)本论文利用 FPGA 的并行性实现了一个基于 Hu 矩特征提取和 KNN 算法
的目标检测 SOPC 系统,为了保证目标检测的实时性,此 SOPC 系统中结合 FPGA
的硬件并行和流水线结构设计了两个 IP 核,一个用于计算图像的中心矩,一个用
于 KNN 分类,本论文主要工作在于目标检测 SOPC 系统的搭建以及中心矩计算 IP
核的设计。
关键词:压缩感知正交匹配追踪目标检测可编程片上系统现场可编程门阵列
Abstract III
Abstract
With the continuous development puter technology and microelectronics
technology, image processing techniques are also being constantly improved, especially
real-time image processing technology has been studied by a most of scholars. In order
to meet the requirements of real-time image processing, the main study of this thesis is
the implementation of image processing algorithms on FPGA. The main contents are:
1) In this thesis, pressed sensing reconstruction SOPC based on Cholesky matrix
factorization OMP has been implemented. FPGA hardware parallel and pipelined
architecture has been used to design pre