1、毕业论文开题报告 电子信息工程 基于 FPGA的简单图像增强算法实现 一、课题研究意义及现状 在当今生活中图像处理技术得到了广泛的应用，如军事，医学成像和视频监控等领域， 图像处理一般指的是数字图像处理。 在一些情况下，会导致图像质量的降低 ， 有些无法看清楚细节而有些连概貌都无法看清。所以 ，在对图像进行分析之前，必须要对图像质量进行改善，一般情况下改善的方法有两类：图像增强和图像复原。图像增强不考虑图像质量下降的原因，只将图像中感兴趣的特征有选择的突出， 其中图像增强 、图像编码、图像复原、图像数字化、图像分割和 图像 分析 等 都属于图像处理 。 图像处理的每个内容之间都是相互有联系的。
2、一种图像处理系统往往需要结合运用几个图像处理技术才能得到有用的处理结果。 图像增强是指增强图像中有用的信息，能使模糊的图像变得清晰 ,增加对比度，丰富信息量， 修正几何畸变 ， 改善图像的效果。针对某些场合，有目的的调整图像整体或局部的特性，突出了一些有用的特性，并使图像变得清晰，或把图像转换为比较适合人或机器分析的形式。 常用的增强方法有许多种，如灰度等级直方图处理、干扰抑制、边缘锐化、伪彩色处理等。 用频域或空间域都可以进行图像增强的处理。 问题不同应该用 不同的处理方法 ， 大多数频域处理都可以转换成空间域的卷积 。图像增强与感兴趣的物体的特性与观察者的习惯有很强的针对性，在一般的处理中
3、，往往可以将频域和空间域相结合，从而达到更好的处理效果。 图像处理是指用计算机对图像进行去噪、分类、识别、复原、校正、增强以及统计分析等加工的技术过程。目前 ，随着图像处理领域的不断扩大，图像增强技术受到了越来越多的关注 ，在计算机视觉领域中对图像进行增强处理，图像数据量很大，所以对处理速度有着很高的要求，在当今的图像处理中，更多的使用了高级语言对图像进行处理。图像增强的特点是算法简 单而并行性大，用软件来实现非常慢，而且会对检测造成很大的影响，所以比较适合用 FPGA来实现。 第一款 FPGA芯片是 1985年推出的， 它是一种全新的可编程逻辑，这种器件把门阵列的许多方面，如高密度与早期 F
4、PD的特性 (如现场可编程性 )结合在一起。 FPGA采用不同于 PLD架构的设计方式，拥有较高的密度和容量，还具有 I/O多、功耗低等优点，然而其布线复杂，亦导致时序延迟，只呈非固定式，延迟时间较长。 在这十几年中，其各种技术都取得了惊人的发展，其开发周期短，价格低并且有着高速并行，可重配置的架构和基于查找表的独特结构 等优点，使得更多的图像增强研究转向了 FPGA平台。 FPGA具有丰富的寄存器资源，可满足高速系统的设计，将成为数字图像处理的主流。应用 FPGA完成对数字图像处理的实现是很有潜力的 。 二、课题研究的主要内容和预期目标 主要内容： 图像增强可以解决原始图像边缘模糊，对比度低
5、等问题。用频域或空间域都可以进行图像增强的处理。 问题不同应该用不同的处理方法，本课题采用空间域算法中的锐化增强算法，使用二次微分算子 Laplacian实现图像增强 。 在 QuartusII中编程实现该算法时，把顶层模 块分为几个子模块，顶层设计主要由两个模块组成： 3*3图像窗口模块和 Laplacian算子模板模块 ，其中Laplacian算子模板可看成一个四输入求和模块、一个 5倍乘模块和一个作差模块的组合 。 具体步骤如下： 1.查找图像处理的概念和图像增强的各种实现方法。 2.查找资料，学习各种图像增强的算法、原理、应用领域和意义。 3.了解中值滤波的 FPGA 实现实现方法。
6、4.了解 QuartusII 软件的基本操作和 VHDL 语言的基本编程方式。 5.与其它图像增强的实现方 法进行比较，找出其优点和缺点。 6.编写 VHDL图像增强的程序，包括输入求和模块； 5倍乘模块；作差模块； Laplacian算子实现；伪彩色增强算法的实现。 预期目标：构建基于 FPGA的图像增强实现的方案 ,使用锐化增强算法。在锐化增强时，采用微分运算的方法，利用 Laplacian算子的旋转不变性来满足不同走向的边缘锐化增强并且完善源程序，并提交所有模块和顶层模块的仿真。 三、课题研究的方法及措施 本项目的研究基于 FPGA的简单图像增强设计，可以阅读大量的有关图像增强的文献并学
7、习 FPGA实现方法，掌握图像增强的 概念及原理，组成模块，按模块实现各种功能。了解 QuartusII 软件的基本操作和 VHDL 语言的基本编程方式。采用 Quartus II 软件，进行 VHDL 语言编程并完成系统仿真，仔细研读相关参考书，比较各种实现方法的优缺点。在实际的编程中，结合各种知识，完成设计。设计方法如图 1 所示： 图 1 设计方法 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2010 年 10 月 17 至 2011年 5月。 第一阶段（ 1 周） :选择题目，确定任务，查找 FPGA 的相关资料，掌握 图像增强的功能应用及实现原理，了解图像增强的设计原理，初步确定图像增强
8、的 FPGA 实现和大致设计方案； 第二阶段（ 2 周） :查找图像处理中图像增强方面的资料和文献，了解图像增强的各种设计方法，完成文献综述。查找图有关像增强的外文文献，对外文文献进行阅读、理解并且翻译，完成外文翻译； 第三阶段（ 2 周） ：对文献综述进行进一步修改，完善内容及文本格式。着手完成开题报告，准备开题答辩； 第四阶段（ 3 周） ：着手按模块进行编程，用 VHDL 语言实现图像增强，同时做出一种简单图像增强的一个仿真，观察结果，比对结果是否正确； 第 五阶段（ 3 周）：总和所有设计内容，撰写毕业论文，完善与修改毕业论文；做好论文答辩的PPT 资料，准备答辩，并提交所有电子文档材
9、料。 五、 参考文献 1 容观澳 .计算机图像处理 M.北京 :清华大学出版 ,2000,4. 2 边锋 ,陈兆峰，张士凯 .图像的小波分析去噪 J.电脑应用技术 ,2008,74(5):12-14. 3 姚若河 ,黄继武 .改进的直方图均衡化图像增强算法 J.铁道学报 ,1997,5(32):89-90. 4 4H.R.Tizhoosh1,G.Krell1, B.Michaelis1.Locally adaptive fuzzy image enhancement Computational Intelligence Theory and ApplicationsJ.19 97,9,(7):
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