基于FPGA的图像缩放及边缘检测的硬件设计

微电子技术的快速发展,使越来越多复杂的算法固化为硬件结构成为可能。而FPGA的广泛应用和集成度的迅速提高,以及EDA设计仿真功能的增强,为基于FPGA的数字图像处理硬件设计提供了平台。本文着力探索新的基于FPGA的图像边缘检测与图像缩放的硬件设计。     

基于FPGA实现的Ferguson双三次曲面插值图像缩放算法

图像缩放作为图像处理中重要的一部分,具有广泛的应用领域。随着科技的发展,实际应用中对图像缩放的质量和速度的要求也随之提高。本文首先在Matlab中实现糖尿病视网膜图像的缩放实验,对比验证了Ferguson双三次曲面插值算法在图像缩放细节处理上的优异表现,然后在擅长以纳秒级速度处理并行数据的FPGA硬件平台上实现该算法,达到了良好的图像缩放效果,这有利于医疗图像处理等工程应用与实践。     

基于FPGA的图像缩放及边缘检测的算法实现

边缘检测与图像缩放是图像处理中重要的研究内容,广泛地应用于图像模式识别、分割和图像增强中。随着新兴技术和相关理论的发展,新的边缘检测和图像缩放方法仍在不断出现。本文着力探索新的基于FPGA的图像边缘检测与图像缩放的方法。     

基于PYNQ平台的人脸检测系统设计

ZYNQ平台提供了ARM+FPGA架构用以提高系统执行效率。PYNQ平台在ZYNQ基础上添加了linux+python环境,降低使用异构平台开发计算机视觉算法难度,因此对基于PYNQ的人脸检测系统进行研究。使用vivado工具链设计并实现人脸检测核心算法、使用高层次综合工具将检测算法定制为可复用IP核、添加粘合逻辑将定制的IP核与ZYNQ硬核相连、编写上位机驱动程序控制实现ARM和FPGA数据交互过程、实现数据采集并以视频流输入结果等步骤。此实验案例以软硬件协同设计为指导思想,充分发挥FPGA的并行计算性能和ARM程序设计灵活性,有效提高人脸检测系统执行效率。     

实现基于FPGA的硬件算法加速器

目的通过具体的方法和示例,说明使用FPGA来实现硬件算法加速是一种较好的方法。方法通过采用FPGA实现CRC算法的硬件加速器与采用传统的软件优化相比较,说明FPGA的优越性。结果基于FPGA的硬件算法加速器,既可提高系统的计算能力,也可节约成本,缩小系统体积。结论根据目标系统的功能需求,使用FPGA来实现硬件算法加速是一种有效、简便、经济的方法。     

基于FPGA的图像硬件加密算法设计

针对计算机软件图像加密技术中速度不高效率低下的问题,提出了一种基于FPGA的硬件加密方法,该方法基于密码链接模式的图像置换算法以及改进Baker图像置乱算法,只需采用少次迭代,就可以改变加密图像的像素改变率和一致平均改变强度,提高加密图像抵抗差分攻击的能力.     

基于自联想记忆算法的图像缩放研究

针对图像缩放中的问题,提出基于自联想记忆算法。首先确定自联想记忆最小上界和最大下界,自联想记忆每个层之间的神经元通过最近域互连接方式连接信息交替,能够在神经系统缺损信息时通过自联想记忆恢复出原来存储的完整记忆模式;接着所有神经元节点采用同步方式调整状态,利用均场定理加快自联想记忆神经网络学习速度;最后给出了图像缩放算法过程。实验仿真显示算法输出图像能够较好地保持原图像内容,峰值信噪比(PSNR)比较大。     

PCA显著性检验结合相关分析的图像缩放法

针对内容感知图像缩放法的显著图,引入主成分分析（PCA）法检测图像的显著性,并结合相关分析法进行图像缩放。先根据图像每个像素点构造3×3领域,通过PCA算法得到每点的显著得分并定义行、列的显著度;再结合图像行列相关分析得到的行列相近度,给出各行各列的重要值,删除或放大较小重要值的行列实现图像的缩放。实验结果表明,该方法理论简单、运行高效,不仅能够完整地保护重要区域,同时还可以让图像的整体概貌过渡良好。     

改进能量函数的Seam carving图像缩放方法

Seam carving算法是一种基于图像内容的缩放方法.这种方法在进行图像缩放时,可能会引起图像视觉主体的变形.为了改善Seam carving算法,采用基于图论的显著图模型(Graph-based Visual Saliency,GBVS)产生的显著度图与图像的梯度图相结合的方法计算像素点对人的视觉的重要性.实验表明,这种方法比Seam carving图像缩放算法有更好的缩放效果.     

基于seam carving技术的图像非等比缩放

数字图像的缩放分全等比例缩放和非等比例缩放。本文主要研究图像非等比例的缩放。传统的图像缩放技术采用插值算法,但是这种算法在缩放时经常会出现马赛克或者图像内容丢失现象。本文研究的seam carving技术首先对图像进行能量描述,使图像中不同内容的景物具有不同的能量,然后找到图像水平和垂直方向的最低能量线,对其进行删除或插入操作,就可以在图像缩放中最大限度地保留图像的重要内容。该方法应用在视频图像4:3到16:9的转换上可以取得很好的效果。通过Matlab实验结果表明,本文的方法在图像进行非等比例缩放时,具有很好的抗畸变性能。     

基于Nios Ⅱ的IMDCT算法硬件加速器设计

为了提高MP3解码的运算速度,分解了IMDCT算法,基于NiosII软核设计了IMDCT算法的硬件结构,作为SOPC系统总线上一个硬件加速器模块进行解码.实验验证了硬件加速器的运算速度大约是软件运算速度的4.4倍.     

基于LCD定标器的文本型图像缩放算法研究

分析了文本型图像自身的特点及图像的缩放原理，推导出曲面拟合法的数学公式，模拟了不同算法作用于图像缩放的输出结果，并根据Liquid Crystal Display(U、D)定标器的模块划分将该算法用RTL级代码进行描述、仿真和综合，最后用FPGA实现，验证其逻辑功能．     

基于奇异值分解与重采样的图像缩放

针对传统方法的缺点,本文提出了一种新的图像缩放算法.经典插值缩放方法忽略了图像纹理之间的突变特性,因而导致高频信息的退化.同时在进行高倍数图像放大的时候,使用该方法容易造成马赛克现象的出现.基于小波变换的图像缩放方法只能够进行原始图像偶数倍的放大,且放大效果并不一定理想.本文提出的图像放大算法,联合使用奇异值分解和重采样操作,对图像进行放大处理,不但可以克服边缘模糊化以及马赛克现象的产生,同时可以进行任意倍数的图像放大.大量实验结果表明,较传统方法而言,本文方法不仅具有良好的视觉效果,同时峰值信噪比以及灰度绝对偏差等客观评价标准也达到一定的性能指标.     

缩放喷管内的气固两相流动和缩放喷管长度的研究

采用一元流动理论和拉格朗日方法,研究了用于气、固两相分离试验装置的缩放喷管内,被气流拖曳的颗粒加速率与颗粒大小和缩放喷管长度的关系.研究表明,在气流参数和缩放喷管长度不变的情况下,被气流拖曳的颗粒越大,颗粒在缩放喷管出口处的速度就越低;在颗粒加速率相同的情况下,颗粒越大,所需的喷管长度就越长.为了更好地实现气、固两相分离,颗粒在缩放喷管出口处的速度应该足够大,因而缩放喷管就应该足够长.     

一种基于条分割及缩放的图像重定算法

提出了一种基于图像条分割的快速图像重定算法．根据像素梯度信息建立图像的能量图,描述图像不同区域及目标的重要性．由各图像列的累积能量,通过类间最大类内最小原理,将一幅图像分割成若干具有一定宽度和能量级的图像条．根据图像的总体缩放尺寸及不同图像条的平均能量,计算各图像条的缩减量．结合标准Scaling和Cropping方法,对图像条进行缩放操作,若边缘图像条缩减量超过一定阈值,裁剪掉该部分内容．实验结果表明,该算法能够同时保护图像的局部结构和全局视觉效果,快速生成保真的高质量重定图像．     

基于能量提升的非等比例图像缩放方法

数字图像整体在进行非等比例缩放时,传统的缩放方法会导致图像本身结构发生较大的畸变。对此,本文先采用傅里叶变换找出图像的显著区域,对显著区域进行能量提升处理,并结合图像的特征边缘提取增强的边缘图,进行权值分配;再寻找非重要内容的低能量线,对这些低能量线进行删除或插入操作,可以维持重要内容不发生畸变,同时保持了图像的边缘信息。实验结果表明,本文所提出的方法在对行列进行非等比例缩放时,具有很好的抗畸变性能。     

基于图像多域特征缩放与BP网络的信息隐藏盲检测

为了提高图像信息隐藏通用盲检测的正确检测率，扩大通用盲检测的适用范围，提出一种基于多域特征缩放的图像信息隐藏盲检测方法，从图像的空域、DCT域和DWT域分别提取相邻像素对统计偏离度、DCT系数宏块中拉普拉斯分布的尺度参数的方差，以及小波系数高阶统计量作为特征，并按域进行特征值缩放，组成26维向量；然后设计BP神经网络分类器，进行训练和分类实现，对8种BMP和JPEG图像典型隐藏方法在多种嵌入比率情况下进行了实验，结果表明：该方法能对多种典型隐藏方法进行较为可靠的盲检测。     

基于像素差分网络和边缘方向插值的图像缩放算法

通过对图像在缩放过程中使用的不同插值算法分析比较,针对新的边缘定向插值算法中存在人工选取经验阈值的随意性与边缘轮廓连续性的问题,本文提出一种基于像素差分网络和边缘方向的图像缩放算法。从人工选择阈值完成边缘分割改为利用像素差分网络实现边缘分割;对边缘点3×3区域查找边缘线方向作线性插值,以保持图像边缘轮廓的连续性,从而保留图像边缘结构。实验表明：该算法能在提高图像分辨率的基础上保留图像所具有的边缘结构,有较低的时间复杂度,同时对于不同图像该算法具有较好的普适性。     

基于FPGA硬件的彩色图像恢复系统设计

为实现数字图像的实时处理,在FPGA上应用硬件描述语言实现功能模块的方法,利用FPGA技术,在数码摄影系统前端对Bayer格式图像进行实时彩色复原,并对系统进行调试.选用四合一简单算法处理Bayer图像,使其恢复成全彩色图像,并用MATLAB软件先验证算法的正确性与可靠性,最后在ISE上进行工程仿真.仿真实验表明,系统工作实时、正确、可靠.