數(shù)字圖像并行處理的VLSI實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、提高圖像處理的速度一直是圖像處理中致力于解決又難以突破的關(guān)鍵問題之一，圖像并行處理技術(shù)則是提高圖像處理速度的最有效的技術(shù)。EDA技術(shù)的出現(xiàn)和VLSI的發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)快速、自行開發(fā)高性能的圖像并行處理硬件提供了一個(gè)全新的設(shè)計(jì)平臺(tái)和廣闊的發(fā)展空間。 本文在分析了鄰域處理的算法及其并行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，鄰域圖像并行處理機(jī)等芯片級圖像并行處理器設(shè)計(jì)技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述了作者利用EDA技術(shù)完成的3個(gè)圖像并行處理的VLSI實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)實(shí)例：Sobel圖

2、像邊緣檢測器，Laplacian圖像邊緣檢測器以及整數(shù)小波變換的VLSI實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。各設(shè)計(jì)實(shí)例包括算法介紹，系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，主要模塊的設(shè)計(jì)思想，有關(guān)仿真結(jié)果和分析。 在Sobel圖像邊緣檢測器的VLSI實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中，通過設(shè)置FIFO棧實(shí)現(xiàn)了處理數(shù)據(jù)的緩沖，通過串入并出模塊實(shí)現(xiàn)了列像素的刷新，通過設(shè)置移位寄存器避免了數(shù)據(jù)的重復(fù)輸入和像素處理窗口數(shù)據(jù)的刷新，通過設(shè)計(jì)并行流水式濾波器和重復(fù)設(shè)置四個(gè)濾波器來提高整個(gè)系統(tǒng)的處理速度，因此本系統(tǒng)

3、實(shí)現(xiàn)了鄰域數(shù)據(jù)處理的流水式輸入，多層次、全過程的流水線處理和并行處理，具有良好的實(shí)時(shí)處理性能。對一幅(1024×1024)的圖像，本系統(tǒng)(50M時(shí)鐘)的處理時(shí)間為0.105s，其處理速度較六級指令流水線的DSP(40M晶振)系統(tǒng)提高了10倍，較MCU系統(tǒng)(12M晶振)提高了400倍。 在Laplacian圖像邊緣檢測器的VLSI的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中，通過使用移位寄存器存放像素值和使用寄存器實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)串并轉(zhuǎn)換，既避免了卷積運(yùn)算數(shù)據(jù)的高度重

4、復(fù)讀取，又實(shí)現(xiàn)了卷積運(yùn)算數(shù)據(jù)的完全“流水式”輸入，同時(shí)采用了速度最優(yōu)的高階分布式算法完成模板的卷積運(yùn)算，從而使系統(tǒng)在資源，速度上達(dá)到了較好的優(yōu)化。本系統(tǒng)經(jīng)過初始的延遲后，每時(shí)鐘周期就可“流水式”輸出一個(gè)處理結(jié)果，具有良好的實(shí)時(shí)處理性能。若系統(tǒng)時(shí)鐘為lOOMHZ，則處理一幅1024*1024的圖像的時(shí)間僅需0.01S左右。 整數(shù)小波變換是一種基于提升格式的小波變換，具有計(jì)算快捷，節(jié)省內(nèi)存，能對任意尺寸圖像進(jìn)行小波變換等優(yōu)點(diǎn)，而且可