基于二维FFT的图像滤波方法及实现

二维快速傅立叶变换(FFT)在一个传统概念的处理机上实现时,需要芯片具有更多的逻辑资源。本文给出了基于FPGA的自定义处理机(CCM)的二维FFT算法和实现。在CCM的Splash-2平台上实现了二维FFT,计算速度达到180Mflops,最快速度超过Sparc-10工作站的23倍。同时,对于一个N×N图像,这种实现方法可以满足二维FFT所需要的O(N2log2N)次的浮点算术运算。     

FFT和Hough变换在织物纹理方向检测上的应用

针对人工测量织物纹理方向的方法存在自动化程度低、精度不高的缺点,提出基于快速傅里叶变换和Hough变换的自动检测和识别织物经向、纬向、斜纹斜向的方法。对织物图像进行二值化处理,对二值化后的织物图像进行快速傅里叶变换得到功率谱图,对功率谱图的二值图像进行Hough变换,从而检测出织物纹理方向。通过对同一试样的不同放置方式进行测试,证明该方法对织物放置方式无特殊要求,仅需确保试样平摊在光滑台面上不受任何张力;将该方法与人工测试结果作对比,证明该方法具有高精度、高自动化的优点。     

二维FFT及其在图像处理中的应用

本文所介绍的二维FFT是一种简单、可行的计算方法,是二维FFT应用到图像处理中的一个实例。     

基于二维短时傅里叶变换的干涉相位图滤波方法

提出了一种基于二维短时傅里叶变换的干涉相位图滤波方法。首先,将干涉相位数据转变成指数,利用二维短时傅里叶变换进行处理,设置阀值,并进行二维短时傅里叶逆变换;最后,求取复数相位,获得滤波后干涉相位。试验结果表明,该方法在有效抑制相干斑的同时,还能有效地保持相位的细节信息和条纹的边缘结构,而且清除了残余点,有利于提高干涉测量的精度。     

利用对称性加速实序列FFT的方法及其FPGA实现*

针对工程实践中傅里叶变换的输入序列一般为实序列的情况,充分利用FFT（快速傅里叶变换）奇偶虚实的对称性质,提出了一种实序列FFT的加速算法。将2N点的实序列DFT转换为N点的复序列DFT,并行计算使运算量明显减少;并给出了基于FPGA的硬件实现方法。     

基于FPGA的二维FFT图像边缘增强设计

在处理图像类信息时,图像细节往往能传达更多信息,是人们较为关注部分。针 对在光照不理想的条件下,传感器采集到的图像对比度低、细节难以分辨的问题,提出一种基 于现场可编程门阵列(FPGA)的二维快速傅立叶变换的图像边缘提取及增强方法。通过模块化设 计,完成 4 路并行 512×512 点快速傳里叶变换(FFT)运算处理器设计,并通过 FFT 模块复用减 少 FPGA 内资源消耗,同时实现图像频谱的高通滤波算法及傅立叶逆变换算法。经过仿真与实 验,确定该方法有效可靠,实时性强,可以满足工业上图像处理的需求。     

基于分数傅里叶变换的二维工程图水印算法

提出一种基于离散分数傅里叶变换（DFRFT）的二维工程图数字水印算法。该算法分块提取工程图中线段的相对坐标线构造复值信号量,将水印嵌入复值信号量的分数傅里叶变换频谱（FRT）中。实验表明,该算法对平移、旋转、缩放、部分实体删除或添加等攻击具有良好的鲁棒性,同时具有良好的安全性。     

大规模集群上多维FFT算法的实现与优化研究

快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)是用于计算离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)或其逆运算的快速算法,在工程、科学和数学领域的应用非常广泛,例如信号分解、数字滤波、图像处理等。因此,在实际应用中对FFT算法进行细粒度优化是非常重要的。研究了FFT算法常用的分解策略以及FFT算法在大规模集群系统上的并行实现,并提出了相关的优化策略。在此基础上,对多种FFT算法在不同平台上进行了性能评估,并分析了各算法的实现、优缺点及其在大规模计算时的可扩展性。实验结果表明,相关研究有助于对现有的FFT算法进行进一步的优化,以及指导如何在大规模CPU+GPU的异构系统上根据不同需求选择实现性能更优的FFT算法。     

一种快速高效的二维超声CT成像的正演算法研究

超声CT成像是采用散射场数据来重建物体内部结构的一种定量化的超声技术。本课题采用快速傅里叶变换（FFT）加速扩展波恩近似（EBA）,进而基于EBA来预处理共轭梯度-快速傅里叶变换（CG-FFT）的方法来实现正演成像的过程。该算法是在传统超声成像领域和商业超声软件中没有使用过的;同时,在保持同等计算精度的条件下,该算法对比传统超声成像正演算法具有速度更快等优点。     

数组维度类型程序设计方法及高性能FFT实现

异构集群多层次异构存储的特点,决定了在其上进行计算时,数据需要进行更多维度的划分.现有集群程序设计语言缺乏对多维数组传输和转置的统一表示机制.介绍多维数组维度转置的表示方法和课题组实现的Parray语言,可以对异构集群复杂数据维度变换的数据操作进行清晰表示.同时介绍基于数组维度类型程序设计方法和Parray语言实现的天河1A系统上的大规模3维FFT,该算法代码实现简洁,同时得到了良好的性能和可延展性.     

条形指纹的实时拼接算法与DSP实现

为实现实时的条形指纹图像拼接,首先分析了条形指纹图像的特点和拼接过程,在基于灰度值的两步相关方法的基础上,根据DSP的特点加速了相关运算,并针对指纹图像的特点和拼接过程优化了算法的参数。基于DSP的拼接实验结果和运算量分析表明该方法的实用性,也对实现中的问题作了讨论。     

基于2D-FFT的掌静脉图像Gabor滤波快速增强法

手掌静脉纹识别技术作为新一代高精度的生物特征识别技术,被广泛用于个人身份鉴定领域.有效提取手掌静脉特征对于手掌静脉分类至关重要.然而,由于采集到的手掌静脉图像的质量较差,必须在识别前对手掌静脉图像进行增强.使用二维离散快速傅里叶变换（2D-FFT）代替传统空域卷积滤波,实现Gabor滤波器与原图像的频域卷积滤波.实验结果显示,本文提出的增强方法,相比较传统的自适应直方图均衡化和Retinex算法具有更佳的增强效果,相比于传统Gabor空域卷积滤波具有更低的计算复杂度,更适用于实时系统.     

面向高速数码印花机的实时图像数据转置方法

针对PC无法实时按位转置大量图像数据而限制了数码印花机输出带宽和喷印速度的问题,设计了基于PowerPC处理器和Virtex-5系列FPGA的高速数据处理系统,运用FPGA实现了高效转置运算。为FPGA例化三个独立的DDR2控制器,通过控制器间的协同工作提高系统输出带宽;设计按位转置单元,将图像数据分块转置,利用DDR2控制器的突发传输高效地读写数据。性能测试结果表明FPGA的输出带宽高达327 Mb/s,数码印花机的喷印速度达249 m2/h,相比PC处理系统,在同等条件下性能提升明显。     

实时图像快速定位算法及其应用

图像定位是图形图像学研究的重要方面,然而较慢的定位速度一直制约图像定位的实时应用。文章探讨了一种图像投影的快速定位算法,将二维图像信息的特征压缩成一个特征向量,将该特征向量作为定位的参数进行图像定位,大大提高了定位的速度。该算法比一般的相关算法、快速傅立叶算法具有非常明显的速度优势;并且将基于该算法的图像定位系统嵌入到二维移动工作台进行实时实验,取得了很好的实验结果。     

Range-Doppler image processing in linear FMCW radar and FPGA based real-time implementation

The paper introduces an FPGA based signal processing system to perform Range-Doppler processing in real-time for Linear FMCW （frequency Modulated Continuous Wave） radar systems. Novel design architecture in FPGA is proposed and experimental results indicate that the design can verify the correct operation of the processing flow. The Ping-Pang architecture in FPGA saves the resources in chip and the system has been designed so as to allow future addition of complex target detection algorithms.     

图像情报处理系统的研究与实现

为了提升图像情报处理系统的效率和自动化水平,提出了一种同时满足实时作业和离线管理的图像情报处理方法。该系统采用集中式管理、分布式处理体系结构,结合图层、分块存储和图像金字塔模型,实现了对海量图像数据的实时快视筛选、判读整编和成果上报,并提供离线式数据管理和服务。实验结果表明,该设计可扩展性好、自动化水平高、图像情报处理效率提升明显。     

适于硬件实现的S盒构造方法

有限域上的乘法求逆变换和仿射变换混合后良好的密码学性质是Rijndeal、Camellia、SMS4等分组密码算法S盒设计的基础,总结了三种分组密码算法的S盒密码学性质,在此基础上提炼出一类S盒的构造模型,并根据硬件实现的特点,利用循环矩阵给出了一大批S盒。与Rijndeal算法S盒相比,此类S盒的密码学性质更加优良,同时硬件实现的资源开销与Rijndeal算法S盒大体相当。     

基于形态学的自动浇注实时图像处理方法

分析实时浇注图像形态上的特性,提出一种基于二值图像形态学的浇注图像预处理方法.即先利用最佳阈值法.完成浇注图像的粗分割与初步去噪,然后利用图像区域连通标注算法,过滤图像中金属液液滴飞溅噪声,最后基于形态学中腐蚀、膨胀运算,选择合适结构元素对图像进行开运算,消除图像中金属液液柱干扰.该去噪方法可以提高浇口杯中金属液液位识别的准确性,能够为浇注自动控制提供良好的决策依据,符合应用要求现实可行.     

传感器网络中图像小波处理的低存储硬件实现

为了适应当前传感器网络中越来越多的图像压缩处理,提出了一种片上低存储离散小波变换(DWT)的超大规模集成电路(VLSI)结构.现今人们周围遍布各种图像采集设备,包括监视器、电脑、手机视频摄像头等,并且人们对图像精度的需求越来越高,使得传统软件处理图像压缩的速度逐渐无法满足人们的需求,这就需要考虑使用硬件处理来进行加速.小波变换常被用于图像的压缩,而采用5/3提升小波技术来进行硬件实现相对比较方便.为减少硬件的片上存储,通过特殊的调度运算方式进行行列并行运算有效降低片上存储需求.该设计进行RTL级仿真并使用SMIC的0.18μm工艺进行综合,结果表明:该调度方法可以大大节省缓存单元,并且在100 MHz时钟下就可以保证对高清图像的快速处理,可以满足当前传感器网络中图像压缩解码的需求.     

一种高速声纳实时处理系统的设计与实现

水下声成像技术具有广泛的应用前景,日益得到人们的重视。介绍了一种二维图像声纳的数据采集、实时处理系统。讨论了系统硬件组成以及软件程序设计,使用高性能A/D、FPGA和DSP进行数据采集及实时处理,用以太网进行数据传输。可以实时处理200通道的基元数据,图像刷新率达到20 f/s,为图像声纳提供了一套可行的设计方案。