基于DSP的图像压缩系统设计与算法研究

提出一种基于DSP和FPGA协同设计实现视频图像压缩的控制逻辑方案。由FPGA模块来实现图像采集,DSP模块进行编码压缩,同时针对块匹配算法中搜索精度与计算复杂度相关性问题,介绍了一种基于块匹配的量子行为的微粒群优化算法（Block Match Quantum-behaved Particle Swarm Optimization,BMQPSO）。在图像的实时压缩算法处理中,先对原始图像序列每一帧的宏块用微粒子进行搜索,再根据收敛性要求对压缩编码进行优化。实验结果表明该算法压缩效果优于经典搜索算法。     

FPGA+DSP实时三维图像信息处理系统

一种基于高性能FPGA+DSP核心架构的实时三维图像信息处理系统。介绍了系统硬件结构和数据处理流程,按模块分析了硬件设计和逻辑连接,给出了图像预处理和三维重建算法的硬件实现流程。     

基于FPGA的实时图像采集系统

针对实时图像采集系统数据量大,实时性强的特点,提出了一种基于FPGA的解决方案;在单片FPGA芯片上完成整个系统的软硬件设计,集成度高,可靠性强;图像的采集、存储及显示都采用硬件逻辑实现,此外,用逻辑实现处理算法,经几个时钟周期的延时就完成了图像处理,充分体现了FPGA并行处理的优势;实验表明,该系统较好地满足了系统的实时处理要求。     

基于SOPC的图像采集与存储系统设计

图像采集与存储是对图像信息进行处理和分析的前提。针对目前嵌入式图像采集系统设计复杂、难以扩展升级、存储资源有限的问题,提出了一种基于SOPC技术的嵌入式图像采集与存储系统方案,用FPGA硬件逻辑资源实现了图像采集,在SOPC Builder中采用SPI内核完成了SD卡读写的硬件设计,在NiosⅡIDE环境下,采用C语言实现了图像SD卡存储的软件设计。实验结果表明,系统能够正常工作并具有较好的应用前景。     

基于NOISⅡ的高清图像处理系统的设计

介绍一种基于FPGA的高清图像处理系统。该系统以NOISⅡ软核处理器为主控制器,采用IP核模块的设计方法,运用快速中值滤波算法对图像进行处理。给出算法的FPGA硬件实现和时序仿真图。实验结果表明,该系统能够稳定地用在各个高清图像的处理环境中。     

基于FPGA动态可重构的高速、高质量的图像放大

为了能高速、高质量地进行图像放大，提出了一种以硬件方法完成高阶图像插值运算来实现图像放大的新方法。该方法为了保证图像放大后的质量，采用了3次B-样条来对图像放大后的像素点灰度值进行插值运算，并提出一种基于IIR和FIR数字滤波器的3次B-样条插值法的高速实现方案。另外，为了能在系统中实现不同倍数图像放大，系统中还引入了基于FPGA的动态可重构技术，即通过实时地改变FPGA的配置，以实现不同的算法。同时还针对256灰度级图像设计出一种基于FPGA的高速、高质量的硬件图像放大及显示系统。     

基于状态机的图像信息提取的FPGA设计及仿真分析

现场可编程逻辑门阵列(FPGA)应用于图像处理时,需要对数据中的图像信息进行准确的提取。设计中,FPGA中解压缩功能需要对压缩数据中的图像信息进行提取。根据压缩格式,设计了一种基于状态机的图像信息提取模块,并且在XST(Xilinx官方综合工具)以及Synplify pro两个综合环境下进行了仿真验证。通过对比仿真结果的差异,尝试分析设计的寄存器传输级视图(RTL视图),并找出了影响状态机工作的关键要素。强调了代码风格对FPGA设计的重要性。     

远程数字图像监控系统的FPGA实现

以现场可编程门阵列(FPGA)为中央处理器,融合CMOS图像传感器技术、无线网络传输技术和彩色图像处理技术等,设计一套集图像采集、预处理、压缩和传输为一体的远程图像监控系统。借助硬件可编程逻辑语言现场配置D5M数码相机开发套件,及基于串口的GPRS数据传输模块,并对彩色数字图像进行小波压缩处理,最终完成对现场图像的远程监控。     

投票表决算法在高帧频图像处理中的应用

针对目前高帧频图像处理方法中软件速度慢、实时性差、专用硬件开发周期长、灵活性差等缺陷,开发完成了基于FPGA的高帧频图像硬件实时处理系统。该系统采用投票表决算法,压缩了存储和处理的数据量,充分发挥FPGA器件的并行特性,使图像采集与图像处理并行完成,提高了图像处理速度。系统已成功应用于高速轨道检测车的钢轨断面图像实时动态处理和分析。     

基于ADV212的雷达图像压缩传输系统

针对雷达图像数据量大实时性要求高的特点,设计了一种新的基于FPGA和ADV212的雷达图像压缩与传输系统,实现对4 096级方位量化和最大4 096级距离量化的雷达图像进行实时JPEG2000压缩。通过所设计的分片压缩方式把雷达图像分段,每段分别压缩,并配合乒乓缓存来减小压缩到传输的延时。系统基于可配置设计,可配置图像的压缩率及雷达图像的分辨率。采用ADV212实现对图像的压缩,FPGA实现各功能模块,W5500实现数据传输。实验结果表明,系统能够实现对雷达图像实时压缩和传输的要求。     

改进的模糊逻辑偏微分方程去噪方法

在研究图像噪声过滤时,为了既有效地去除噪声,又能够较好地保持图像边缘和重要的细节信息,将模糊逻辑思想与PM方法相结合,提出了一种对噪声图像更有效的基于模糊逻辑的偏微分方程去噪算法。该算法把PM方法中扩散方程的扩散系数看作像素梯度对于图像平滑区域的模糊隶属度函数,并通过定义合理的模糊隶属度函数,使得对不同的像素梯度大小采用不同的扩散系数。仿真实验表明,此算法在去除噪声的同时,能更好地保持图像的边缘细节,具有较好的处理效果。     

一种新颖的医学图像锐化增强算法

针对医学图像组织间不明显现象,提出了一种基于模糊规则和小波变换的医学图像锐化增强算法。对不同尺度的小波系数进行锐化增强时,首先根据该尺度低频系数中心像素与其邻域像素的相容性利用模糊规则自适应计算非线性细节增益系数。然后把增益系数与细节小波系数相乘,小波重建后得到增强图像。实验结果表明,提出的算法对图像细节进行增强的同时能够有效地抑制噪声。     

短波通信中基于自适应帧长的数据速率变化改进算法

为解决传统数据速率变化（DRC）传输算法中因速率震荡造成的高误码率（BER）问题，提出一种基于自适应帧长（AFL）的DRC改进传输算法。首先，在初始化阶段，根据当前信道的参数和以往经验值信息确定初始传输的帧长和传输速率，并进行数据传输。然后，当检测到传输过程中连续两个相同长度帧发送成功后，开始增加帧长；若出现重发帧连续两次重传失败的情况，则在下次传输时将帧长减半。最后，结合当前的帧长计算误帧率，若该值小于预设的阈值，则提高数据传输速率。与RapidM DRC算法相比，该算法的链路平均BER降低了个1.8百分点，链路连通率提高了11个百分点。实验结果表明，所提算法基本消除了速率震荡的现象，能够提高短波通信系统的通信能力。     

基于模糊逻辑的雾天降质图像对比度增强算法

提出一种新颖的雾天降质图像增强算法。该算法通过对降质图像进行规范化预处理,降低不同雾况对灰度级分布范围的影响,并对规范化后的图像,根据大气散射对对比度衰减的影响规律,在模糊域内实现对比度增强处理。实验结果表明,该算法可以有效提高雾天降质图像的对比度,视觉效果改善明显。     

Salt and pepper noise filtering with fuzzy-cellular automata

A new image denoising algorithm is proposed to restore digital images corrupted by impulse noise. It is based on two dimensional cellular automata (CA) with the help of fuzzy logic theory. The algorithm describes a local fuzzy transition rule which gives a membership value to the corrupted pixel neighborhood and assigns next state value as a central pixel value. The proposed method removes the noise effectively even at noise level as high as 90%. Extensive simulations show that the proposed algorithm provides better performance than many of the existing filters in terms of noise suppression and detail preservation. Also, qualitative and quantitative measures of the image produce better results on different images compared with the other algorithms.     

Optimization of minimum volume constrained hyperspectral image unmixing on CPU–GPU heterogeneous platform

Hyperspectral unmixing is essential for efficient hyperspectral image processing. Nonnegative matrix factorization based on minimum volume constraint (MVC-NMF) is one of the most widely used methods for unsupervised unmixing for hyperspectral image without the pure-pixel assumption. But the model of MVC-NMF is unstable, and the traditional solution based on projected gradient algorithm (PG-MVC-NMF) converges slowly with low accuracy. In this paper, a novel parallel method is proposed for minimum volume constrained hyperspectral image unmixing on CPU–GPU Heterogeneous Platform. First, a optimized unmixing model of minimum logarithmic volume regularized NMF is introduced and solved based on the second-order approximation of function and alternating direction method of multipliers (SO-MVC-NMF). Then, the parallel algorithm for optimized MVC-NMF (PO-MVC-NMF) is proposed based on the CPU–GPU heterogeneous platform, taking advantage of the parallel processing capabilities of GPUs and logic control abilities of CPUs. Experimental results based on both simulated and real hyperspectral images indicate that the proposed algorithm is more accurate and robust than the traditional PG-MVC-NMF, and the total speedup of PO-MVC-NMF compared to PG-MVC-NMF is over 50 times.     

Accurate estimation of decay coefficients for dynamic range compressors in hearing aids and a hardware level comparison of different architectures

Dynamic Range Compression (DRC) algorithm helps to protect the residual hearing ability of hearing aid users by compressing the signal levels which go above a particular threshold. This paper addresses two different aspects of DRC for hearing aid applications. In the first part, methods to estimate the decay coefficients corresponding to the required time constants for a feed-forward DRC architecture accurately, to meet the hearing aid specifications are proposed. The effect of compression on the attack and release time parameters are compensated with the new formula. The hardware implementation of four different DRC architectures is explained in the second part of the paper. The estimated decay coefficients for a test signal were used for the corresponding hardware implementations and verified the validity of proposed algorithmic modifications. The architectures were implemented using UMC 65 nm standard cell libraries and the power and error results were compared. The proposed methods to estimate the decay coefficients for both attack and release phases show close to 0 dB error from expected output values, while conventional methods are not meeting the specifications. Hardware implementation shows that there is not much improvement in power performance, between a lower resolution Look-Up Table (LUT) based logarithm implementation and a higher resolution one. From the results, we propose using the absolute level detector based DRC with higher resolution logarithm without a gain smoothing stage at the output for lowest power consumption and better approximation error performance.     

基于亮度分区模糊融合的高动态范围成像算法

针对单幅图像生成高动态范围（HDR）图像进行直方图扩展时,造成的色彩失真、局部细节信息丢失的问题,提出了一种基于亮度分区融合的高动态范围图像成像算法。首先,提取正常曝光彩色图像的亮度分量,根据亮度阈值将亮度分成两个区间;然后,对两个区间的图像用改进的指数函数扩展其亮度范围,使得低亮度区域的亮度增加、范围扩大,高亮度区域的亮度减小、范围扩大,从而增大图像的整体对比度,保留色彩和细节信息;最后,将扩展后的图像和原始正常曝光的图像基于模糊逻辑的方法融合为高动态图像。分别从主观和客观两方面对所提算法进行了分析。实验结果表明,所提算法能够有效地扩展图像的亮度范围,并保持场景的颜色信息和细节信息,生成的图像视觉效果更佳。     

逻辑函数适于双逻辑实现的探测算法

提出一种判定逻辑函数是否适于双逻辑实现的探测算法,直接从XOR逻辑的特点出发,即2个汉明距离为2 的最小项可以由 XOR 逻辑表示.通过计算函数最小项之间的汉明距离分析其所具有的逻辑模式,给出探测适用于双逻辑实现的判断条件.该算法已用 C 语言实现,并应用于 MCNC benchmark 电路的判定测试,实验结果验证了其有效性.     

多源测量信息融合的弱点动目标跟踪算法

在复杂背景下,为提高微弱点动目标跟踪系统的抗干扰能力,从不同信噪比的多红外图像序列出发,基于新的融合跟踪结构（增加局部处理器）,提出了一种模糊逻辑的多源信息测量融合跟踪算法：各局部处理器对原始测量进行恒虚警和自适应检测,将判决后的测量送入融合中心,融合中心对测量作模糊逻辑判决融合,转化为虚拟单序列测量,采用PDA卡尔曼滤波算法跟踪。实验结果分析表明,该融合跟踪算法与单序列相比,具有较高的跟踪精度、稳定性,避免了单图像序列跟丢。