多级二维整数小波变换的FPGA实现研究

为了满足整数小波变换实时应用的需要,研究了整数小波变换的FPGA实现问题。相对于DSP等传统实现方式,用FPGA实现整数小波变换具有处理速度快,可重新配置硬件,易于修改移植等优点。论文首先描述了二维（5,3）整数小波变换的算法,接着阐述了一种多级二维（5,3）整数小波变换的FPGA实现结构,最后给出了硬件资源消耗、最大时钟频率和功能测试结果等FPGA实现结果。为了提高系统的处理速度,降低系统的资源消耗,本设计采用了参数可配置、共享一维小波变换单元等方法进行结构优化。实验结果证明了本设计结构的有效性,逻辑功能的正确性,修改移植方便,具有良好的应用价值。     

多分辨率非整数倍图象缩放的硬件快速算法

本文针适时对图象处理中,多种分辨率格式的图象变换时,对非整数倍图象缩放的处理,提出了一种硬件快速流水线算法,将双线性插值运算中的除法运算变成乘法运算,将浮点小数运算变成整数定点运算,该算法消除了运算过程中的除法运算,解决了硬件实现快速数学运算的难题.这一算法用于把多种TTL和LVDS数字图像信号变换为适合LCD屏幕的一种信号,通过仿真和在FPGA器件上验证,具有时间短,占用FPGA硬件资源少的特点,效果显著.     

基于DSP+FPGA的CCD图像处理系统研究

文章设计了一个基于FPGA和DSP的实时数字图像处理系统。该系统采用快速傅里叶变换算法和其他相关算法,大大提升了图像处理速度,满足了实时性要求。系统结构灵活,通用性强,开发周期短,易于维护和扩展。文章给出了系统的硬件电路和软件算法模块。     

基于H．264的复杂度可分级的DCT算法研究

H．264标准在数字视频通信和存储领域有很广泛的应用市场,当其应用于手机等资源受限的平台上时,要求其编码器计算复杂度灵活可控,具有很好的可分级性。本文针对H．264整数变换、量化和Zig-zag扫描的特点,基于DCT高频系数截断思想提出了复杂度可分级的DCT算法,该算法通过调整复杂度控制参数来实现DCT模块复杂度的可分级。实验结果表明,该算法随着DCT分级模式的增加,计算复杂度、编码比特率和PSNR值都会下降,DCT分级模式为5时DCT模块的复杂度仅为分级模式为0时复杂度的18．75％,但图像整体主观质量变化不大。     

图像预处理算法的FPGA实现

针对图像数据量大、噪点多、边缘轮廓模糊等关键技术问题,设计了一套基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时图像预处理系统,并在FPGA上实现了图像预处理综合算法。采集到的图像经过灰度转换算法,降低了数据量;边缘提取前加入中值滤波算法,去除了噪点;边缘提取后,为了使边缘的连贯性和轮廓加强,加入了形态学滤波算法,保证后续图像处理的质量。对所设计的图像预处理系统在实际环境下进行测试,输出显示的效果不仅满足实时性和处理速度的要求,而且实现了图像去噪、数据量小、边缘细节完整的图像预处理功能。     

一种新的小波变换功率测量整数算法的研究与实现

在深入分析研究滤波器系数为整数的整数小波变换的基础上,首次提出了基于小波的电压、电流有效值及功率分频带测量的整数算法,并用框图形式表示出其在DSP上的实现方案.实验中采用Dmey小波的整数测量算法测量电压、电流有效值功率的准确度可优于10-4,速度比第一代小波变换的测量算法提高了十倍以上.     

基于混沌序列和DCT变换的图像零隐藏算法研究

为提高信息隐藏技术的抗隐写分析能力,对基于图像的零隐藏技术理论模型进行推导,分析了零隐藏技术实现信息隐藏时鲁棒性和预处理的要求,考虑到离散余弦变换(DCT)和混沌序列的各自优势,提出了基于DCT变换和混沌序列的图像零隐藏算法.该算法利用混沌序列对隐秘信息进行预处理加密,建立载体图像DCT变换域直流系数与已加密隐秘信息之间的关系文档,而不是将隐秘信息嵌入到载体图像中.在MATLAB环境下对该算法进行性能测试,结果表明具有嵌入容量大、鲁棒性强以及抗隐写分析能力好的优点.     

基于FPGA高速智能化视觉传感器的研究

通过FPGA技术与视觉传感技术相结合,构建了集图像采集与处理于一体的智能化视觉传感器,由于采用FPGA实现底层图像处理算法,加速了图像处理速度,提高了传感器的性能,本设计实现了视觉传感器的智能化与网络化,具有很大的应用价值。     

基于ARM9的整数小波阈值压缩算法及其EVC实现

采用传统的一代小波变换进行数据压缩,存在实时性差,内存需求量大等问题.本文从小波滤波器的多相位矩阵出发,利用Euclidean分解方法,实现了小波变换由传统卷积模式到提升算法的转变,并进行了整数提升,克服了一代小波的不足.在此基础上提出了一种改进的整数小波阈值压缩算法,在ARM9上利用EVC予以实现.实验表明该算法在均方误差为0.3490%时,压缩比为11.875%,计算速度快,适合应用在实时性要求较强的场合.     

星上迭代图像处理算法的FPGA实现研究

针对现场可编程门阵列(FPGA)不擅长处理迭代运算的问题,提出一种基于FPGA的星上迭代图像处理算法的架构.首先,对算法所需参数个数进行估计;然后,依据参数个数及类型对双口RAM进行相应分配;最后,控制双口RAM和寄存器组"读"写"时序以实现算法迭代和不同CCD之间的运算切换.提出的算法架构嵌入了包含迭代运算的图像处理算法,使图像处理算法能够流水线处理多片不同类型的CCD,而只占用处理一片CCD的FPGA资源.实验以8片不同类型线阵CCD为例,FPGA的Slice资源仅占用20％,满足了设计需求,有效的提高了FPGA资源的利用率.且该架构可以广泛应用于其他迭代算法的FPGA实现中.     

高压开关柜在线监测及断路器行程信号的处理

提出了一种基于分布式结构和以太网通信方式的高压开关柜在线监测系统,该系统采用高级RISC微处理器(ARM)与现场可编程门阵列(FPGA)构成的嵌入式数据采集与通信单元。针对在线监测系统采集到的断路器行程信号,利用小波阈值消噪方法在消去噪声的同时较好地保留了信号的特征,对于经过去噪处理的离散行程信号,在Matlab软件中对其求微分,得到断路器动触头速度的离散数据曲线,求得的速度最大点即为刚合点,进而可得出断路器的开距、超程等参数,通过数据对比验证了此方法的有效性和准确性。     

改进最小均方误差估计的煤尘图像去噪

煤尘图像在采集和传输过程中受到了各种噪声的污染。最小均方误差估计（MMSE）去噪算法对高斯噪声有较好的去噪效果,提出了一种改进的最小均方误差估计（IMMSE）去噪算法,该算法改进了广义高斯分布模型的参数估计方法,相比目前的其他算法,在不降低精度的情况下减少了计算量。中值滤波对脉冲噪声有较好的去噪效果,用自适应中值滤波（AM）代替普通的中值滤波,更好的保留了图像的细节,提高了去噪效果。利用IMMSE和AM自在图像去噪方面的优势,将两者有机地结合起来,提出了一种称之为IMMSE—AM的去噪算法。用IMMSE—AM对真实煤尘图像进行去噪处理,实验结果表明,新算法提高了煤尘图像的去噪效果,并且计算量较小,能够满足对煤尘浓度实时测量的要求。     

一种改进型小波阈值去噪算法的FPGA设计与实现

提出了基于现场可编程门阵列器件（FPGA）的一种改进型小波阈值去噪算法的设计与实现方案,利用Mallat快速离散正交小波变换算法,并在Altera QuartusII开发平台上采用Verilog HDL语言实现对含加性高斯白噪声的信号利用改进型阈值去噪方法进行处理。最后借助于ModelSim SE对含噪信号的处理进行验证仿真,仿真结果表明,该方案可以取得较好的去噪效果。     

大尺寸部件测量信息高速并行处理系统设计

针对航空、航天等工业中的大尺寸部件,传统的测量方法精度低、效率低,研发一种全视角、高精度的三维测量设备尤为必要。全视角图像信息处理是整个设备的关键,为了高速、高实时性地处理大尺寸图像信息,对高速并行图像处理技术进行研究,设计基于FPGA+双多核DSP的并行图像处理方案,实现系统硬件电路,提出并行处理的软件实现方法,将图像处理算法向硬件系统移植,对系统进行试验验证。对8 000×10 000的图像处理结果表明,单帧图像处理平均速度不大于0.15 s。     

基于FPGA的飞行校验多模信号采集与处理设计

针对仪表着陆系统(ILS)、甚高频全向信标(VOR)等的飞行校验需求,设计了一种基于FPGA的多模信号采集与处理系统。选用普通导航接收机接收信号,以FPGA作为逻辑和时序控制核心。系统包含了模拟信号调理和A/D转换、无线电系统总线(RSB)接口、ARINC 429总线接口、USB总线接口等的相应软硬件设计,首次在国内提出RSB软硬件实现方案。根据ILS与VOR的信号特点,并且分析了FPGA有限字长的影响,设计了数字滤波器,实现了在FPGA上的校验信号处理。经过验证,设计能够为飞行校验平台提供有效的数据,并且具备较强的可移植性,符合要求。     

基于FPGA与CIS的高速高精度图像采集系统

介绍一种基于FPGA和CIS（接触是图像传感器）全新的高速高精度图像采集系统。系统由1200dpi的CIS作为图像传感器,处理来自36个通道的模拟并行数据的12个高速AD,一片作为主处理器对图像数据做拼接和处理的FPGA芯片,和以LVDS方式将图像数据传至PC做进一步处理的Camera-link接口组成。实验结果表明采集的速度可高达12m/min,检测最小孔径为30μm,检孔误差小于0.5%。本图像采集系统已成功应用到自动光学检测设备上。     

运动目标检测与跟踪中FPGA的应用

运动目标检测与跟踪需要处理大量的视频数据,FPGA并行处理的工作方式和可重复执行多任务的能力,使其在视频数据运算与处理中能够发挥很大作用。讨论了FPGA结合DSP实现目标检测与跟踪的技术方案,重点研究了以FPGA构建图像预处理环节中处理器的设计方法。仿真和实验结果表明,基于FPGA的处理器能够完全满足图像预处理中运算量大、重复性强、速度高的要求,有效地缓解了DSP在后续的目标检测与跟踪中数据运算处理的压力,使得系统更加实时、准确、高效。     

基于DCT和EMD的滚动轴承故障诊断

根据轴承故障振动信号特点,提出了一种离散余弦变换和经验模态分解相结合的轴承振动信号故障诊断新方法。将离散时间序列经过离散余弦变换处理成对应的系数向量,在阈值处理的基础上,重构信号提高故障信号的信噪比;对重构信号进行经验模态分解,通过相关系数计算去除伪分量,并进行频谱分析。仿真信号和轴承故障信号的分析表明,该方法提高了信噪比,降低了EMD运算成本,减少了IMF的数量,保证了IMF的物理意义,成功完成微弱故障诊断。     

一种基于FPGA的发电机变压器组实时故障录波系统的研究

基于嵌入式实时处理器和FPGA技术的全新架构发电机变压器组故障录波系统,通过基于FPGA的并行算法,提出了一种自适应移动窗的模拟量周期计算方法,可完成128路模拟量有效值、角度、频率、序分量及谐波等参数的实时精确计算,并充分利用嵌入式实时处理器性能,实现可靠快速的故障录波启动判据、保护录波动作判据及丰富友好的发电机变压器组状态监控和故障查询功能。该系统经检验满足相关国家标准,且通道参数具有千分之一精度,可捕捉雷击等极短暂过渡过程故障。