基於FPGA的嵌入式圖像處理係統設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載2025

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《基於FPGA的嵌入式圖像處理係統設計》詳細介紹FPGA（Field Programmable Gate Array，現場可編程門陣列）這種新型可編程電子器件的特點，對FPGA的各種編程語言的發展曆程進行迴顧，並針對嵌入式圖像處理係統的特點和應用背景，詳細介紹如何利用FPGA的硬件並行性特點研製開發高性能嵌入式圖像處理係統。作者還結閤自己的經驗，介紹瞭研製開發基於FPGA的嵌入式圖像處理係統所需要的正確思路以及許多實用性技巧，並給齣瞭許多圖像處理算法在FPGA上的具體實現方法以及多個基於FPGA實現嵌入式圖像處理係統的應用實例。

1 圖像處理
1.1 基本定義 2
1.2 圖像形成 3
1.3 圖像處理操作 6
1.4 應用實例 8
1.5 實時圖像處理 10
1.6 嵌入式圖像處理 11
1.7 串行處理 12
1.8 並行性 14
1.9 硬件圖像處理係統 17
2 現場可編程門陣列
2.1 可編程邏輯器件 19
2.1.1 FPGA與ASIC 21
2.2 FPGA和圖像處理 23
2.3 FPGA的內部 24
2.3.1 邏輯器件 24
2.3.2 互連 26
2.3.3 輸入和輸齣 27
2.3.4 時鍾 28
2.3.5 配置 28
2.3.6 功耗 29
2.4 FPGA産品係列及其特點 31
2.4.1 Xilinx 31
2.4.2 Altera 35
2.4.3 Lattice半導體公司 41
2.4.4 Achronix 43
2.4.5 SiliconBlue 44
2.4.6 Tabula 44
2.4.7 Actel 45
2.4.8 Atmel 46
2.4.9 QuickLogic 46
2.4.10 MathStar 47
2.4.11 Cypress 47
2.5 選擇FPGA或開發闆 48
3 編程語言
3.1 硬件描述語言 53
3.2 基於軟件的語言 58
3.2.1 結構化方法 60
3.2.2 擴展語言 61
3.2.3 本地編譯技術 66
3.3 Visual語言 69
3.3.1 行為式描述 69
3.3.2 數據流 70
3.3.3 混閤型 71
3.4 小結 73
4 設計流程
4.1 問題描述 76
4.2 算法開發 77
4.2.1 算法開發過程 77
4.2.2 算法結構 78
4.2.3 FPGA開發問題 81
4.3 結構選擇 82
4.3.1 係統級結構 82
4.3.2 計算結構 84
4.3.3 硬件和軟件的劃分 88
4.4 係統實現 90
4.4.1 映射到FPGA資源 91
4.4.2 算法映射問題 93
4.4.3 設計流程 95
4.5 為調整和調試進行設計 96
4.5.1 算法調整 96
4.5.2 係統調試 97
5 映射技術
5.1 時序約束 99
5.1.1 低級流水綫 99
5.1.2 處理同步 101
5.1.3 多時鍾域 103
5.2 存儲器帶寬約束 104
5.2.1 存儲器架構 105
5.2.2 高速緩存 107
5.2.3 行緩衝 108
5.2.4 其他存儲器結構 110
5.3 資源約束 113
5.3.1 資源復用 113
5.3.2 資源控製器 116
5.3.3 重配置性 120
5.4 計算技術 122
5.4.1 數字係統 122
5.4.2 查找錶 127
5.4.3 CORDIC 131
5.4.4 近似 137
5.4.5 其他方法 138
5.5 小結 140
6 點操作
6.1 單幅圖像上的點操作 141
6.1.1 對比度和亮度調節 142
6.1.2 全局閾值化和等高綫閾值化 145
6.1.3 查找錶實現 147
6.2 多幅圖像上的點操作 148
6.2.1 圖像均值 149
6.2.2 圖像相減 150
6.2.3 圖像比對 154
6.2.4 亮度縮放 155
6.2.5 圖像掩模 156
6.3 彩色圖像處理 157
6.3.1 僞彩色 158
6.3.2 色彩空間轉換 160
6.3.3 顔色閾值化 172
6.3.4 顔色校正 173
6.3.5 顔色增強 176
6.4 小結 176
7 直方圖操作
7.1 灰度級直方圖 177
7.1.1 數據匯集 179
7.1.2 直方圖均衡化 183
7.1.3 自動曝光 187
7.1.4 閾值選擇 188
7.1.5 直方圖相似性 194
7.2 多維直方圖 194
7.2.1 三角陣列 195
7.2.2 多維統計信息 196
7.2.3 顔色分割 200
7.2.4 顔色索引 203
7.2.5 紋理分析 204
8 局部濾波器
8.1 緩存 207
8.2 綫性濾波器 211
8.2.1 噪聲平滑 212
8.2.2 邊緣檢測 213
8.2.3 邊緣增強 215
8.2.4 綫性濾波器技術 215
8.3 非綫性濾波器 219
8.3.1 邊緣方嚮 221
8.3.2 非極大值抑製 222
8.3.3 零交點檢測 222
8.4 排序濾波器 223
8.4.1 排序濾波器的排序網絡 225
8.4.2 自適應直方圖均衡化 229
8.5 顔色濾波器 230
8.6 形態學濾波器 232
8.6.1 二值圖像的形態學濾波 233
8.6.2 灰度圖像形態學 236
8.6.3 顔色形態學濾波 238
8.7 自適應閾值分割 238
8.7.1 誤差擴散 239
8.8 小結 240
9 幾何變換
9.1 前嚮映射 242
9.1.1 可分離映射 243
9.2 逆嚮映射 248
9.3 插值 250
9.3.1 雙綫性插值 251
9.3.2 雙三次插值 253
9.3.3 樣條插值 254
9.3.4 通過插值壓縮數據 256
9.4 映射的優化 256
9.5 圖像配準 258
9.5.1 基於特徵的方法 258
9.5.2 基於區域的方法 262
9.5.3 應用 267
10 綫性變換
10.1 傅裏葉變換 270
10.1.1 快速傅裏葉變換 271
10.1.2 濾波 277
10.1.3 逆濾波 279
10.1.4 插值 280
10.1.5 配準 281
10.1.6 特徵提取 281
10.1.7 哥茲柔算法 282
10.2 離散餘弦變換 283
10.3 小波變換 286
10.3.1 濾波實現 288
10.3.2 小波變換的應用 292
10.4 圖像和視頻編碼 293
11 目標檢測和標記
11.1 包圍盒 300
11.2 遊程編碼 302
11.3 鏈碼 303
11.3.1 串行實現算法 304
11.3.2 單次掃描算法 304
11.3.3 特徵提取 307
11.4 連通域標注 309
11.4.1 隨機讀取算法 309
11.4.2 多次掃描算法 309
11.4.3 兩次掃描算法 310
11.4.4 單次掃描算法 312
11.4.5 多輸入標號 314
11.4.6 進一步優化 315
11.5 距離變換 315
11.5.1 形態學方法 316
11.5.2 倒角距離 316
11.5.3 可分離變換 318
11.5.4 應用 320
11.5.5 測地綫距離變換 321
11.6 分水嶺變換 321
11.6.1 流水算法 322
11.6.2 浸入算法 323
11.6.3 應用 324
11.7 哈夫變換 325
11.7.1 直綫哈夫變換 326
11.7.2 圓哈夫變換 328
11.7.3 廣義哈夫變換 329
11.8 小結 329
12 接口
12.1 攝像機輸入 331
12.1.1 攝像機接口標準 331
12.1.2 消除隔行掃描 336
12.1.3 全局和捲簾快門的校正 336
12.1.4 Bayer模闆處理 337
12.2 顯示輸齣 339
12.2.1 顯示器驅動 340
12.2.2 顯示內容 342
12.3 串行通信 345
12.3.1 PS2接口 345
12.3.2 I2C總綫 347
12.3.3 SPI總綫 349
12.3.4 RS-232接口 349
12.3.5 USB接口 350
12.3.6 以太網 350
12.3.7 PCI Express 351
12.4 存儲器 352
12.4.1 靜態隨機存儲器（SRAM） 352
12.4.2 動態隨機存儲器 353
12.4.3 閃存 354
12.5 小結 354
13 測試、調整和調試
13.1 設計 356
13.1.1 隨機噪聲源 357
13.2 實現 359
13.2.1 常見的實現錯誤 361
13.3 調試 362
13.4 時序收斂 363
14 應用實例
14.1 彩色區域跟蹤 366
14.2 鏡頭畸變校正 369
14.2.1 畸變描述 369
14.2.2 畸變校正 372
14.3 中央窩傳感器 374
14.3.1 中央窩映射 376
14.3.2 使用傳感器 378
14.4 深度成像 379
14.4.1 擴展精確測量範圍 381
14.5 實時生産綫分級 382
14.5.1 軟件算法 383
14.5.2 硬件實現 384
14.6 小結 387
參考文獻 388
· · · · · · (收起)