基于FPGA的视频图像阴影校正关键算法的研究与实现

论文摘要

随着视频图像数据的带宽大幅度增加,基于FPGA的视频图象处理方法则日益显示出其优越性。由于FPGA并行执行的机制,使得它可以在较低的时钟频率下也可以很好的实现实时视频图像处理。本文研究了基于FPGA的医疗图像阴影校正算法的设计与实现。首先,本文分析了图像阴影产生的原因,然后讨论了几种阴影校正算法的原理,并选择基于参数的阴影校正算法用于X光医疗图像处理。为在FPGA上实现该算法,必须解决平方根算法在FPGA上的实现问题。接着,本文介绍了三种主要的平方根算法:数字循环算法（包括restoring算法、non-redundant算法和SRT算法）、Newton-Raphson算法和查表法。重点讨论了数字循环算法的原理,并对各种算法的性能进行比较。然后,本文研究了2基SRT算法的FPGA实现问题,给出了算法中几个关键问题的解决方法,包括:基数的选择,平方根结果的表示形式,部分余数的表示形式,平方根结果的转换,选择函数表的规则,迭代的初始化及终止条件和平方根结果的修正等。并用Verilog硬件描述语言实现了该算法。最后,本文对平方根算法的Verilog代码进行综合与验证仿真,并对仿真结果进行分析。总结了论文的主要工作,并展望了下一步的研究工作。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题的目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文完成的主要工作

2 视频图像的阴影校正算法

2.1 阴影产生的原因

2.2 阴影校正算法

2.3 本章小结

3 平方根运算的基本算法

3.1 数字循环算法

3.2 Newton-Raphson 算法

3.3 table look-up 算法

3.4 本章小结

4 平方根算法的实现

4.1 算法的选择

4.2 平方根数值位集

4.3 部分余数的表示方法与更新

4.4 平方根结果的转换及F 的产生

4.5 选择函数

4.6 迭代过程的初始化与终止

4.7 本章小结

5 平方根逻辑电路的综合、仿真与验证

5.1 设计环境的选择

5.2 平方根逻辑电路的综合

5.3 平方根逻辑电路的仿真与验证

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录

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