小波變換是一種新興的理論，是數(shù)學(xué)發(fā)展史上的重要成果。它無論對(duì)數(shù)學(xué)還是對(duì)工程應(yīng)用都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。最新的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000就以離散小波變換(DWT)作為核心變換算法。 本文首先較為詳細(xì)地分析了小波變換的理論基礎(chǔ)，對(duì)多分辨率分析、Mallat算法和提升算法做了介紹。然后分析了JPEG2000所采用的小波濾波器，并引入了一個(gè)新的LS97小波。該小波系數(shù)簡(jiǎn)單、易于硬件實(shí)現(xiàn)，并且與CDF97小波有很好的兼容性，可作為CDF97小波的替代者。使用Matlab對(duì)CDF97小波和LS97小波的兼容性做仿真測(cè)試，結(jié)果表明這兩個(gè)小波具有幾乎相同的性能。在確定所用的小波后，本文設(shè)計(jì)了二維離散小波變換的硬件結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)過程中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)二維小波變換做了優(yōu)化，即將行變換和列變換的歸一化步驟合并計(jì)算，這樣可以減少兩次乘法操作。另外還使用移位加代替乘法，提取移位加中的公共算子等方式來優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于邊界數(shù)據(jù)的處理，本文采用了嵌入式對(duì)稱延拓技術(shù)，不需要額外的緩存，節(jié)約了硬件資源。為提高硬件利用率，本文將LeGall53小波變換和LS97小波變換統(tǒng)一起來，只要一個(gè)控制信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)換。本文所提出的結(jié)構(gòu)采用基于行的變換方式，只需要六行中間數(shù)據(jù)即可完成全部行數(shù)據(jù)的小波變換。采用流水線技術(shù)提高了整個(gè)設(shè)計(jì)的運(yùn)行速度。最后也給出了二維離散小波反變換的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。 在完成硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，使用Verilog硬件描述語言對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了完全可綜合的RTL級(jí)描述，采用同步設(shè)計(jì)，提高了可靠性。在Xilinx公司的FPGA開發(fā)軟件ISE6.3i中對(duì)正反小波變換做了仿真和實(shí)現(xiàn)，結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)能高速高精度地完成正反可逆和不可逆小波變換，可以滿足各種實(shí)時(shí)性要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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隨著圖像分辨率的越來越高，軟件實(shí)現(xiàn)的圖像處理無法滿足實(shí)時(shí)性的需求；同時(shí)FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實(shí)現(xiàn)圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國(guó)內(nèi)外的一個(gè)熱門領(lǐng)域。 本文在FPGA平臺(tái)上，用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了一個(gè)研究圖像處理算法的可重復(fù)配置的硬件模塊架構(gòu)，架構(gòu)包括PC機(jī)預(yù)處理和通信軟件，控制模塊，計(jì)算單元，存儲(chǔ)器模塊和通信適配模塊五個(gè)部分。其中的計(jì)算模塊負(fù)責(zé)具體算法的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。架構(gòu)為計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可添加、移出接口，不同的算法設(shè)計(jì)只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構(gòu)中來進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。 在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上本文實(shí)現(xiàn)了排序?yàn)V波，中值濾波，卷積運(yùn)算及高斯濾波，形態(tài)學(xué)算子運(yùn)算等經(jīng)典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設(shè)計(jì)方法及優(yōu)化策略，通過性能分析，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)圖像處理在時(shí)間上比軟件處理有了很大的提高；通過結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)FPGA的處理結(jié)果達(dá)到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實(shí)現(xiàn)較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進(jìn)，提高了算法的可用性，同時(shí)為進(jìn)一步的研究提供了更加便利的平臺(tái)。 整個(gè)設(shè)計(jì)都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。在軟件仿真過程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結(jié)合使用。 本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究，為實(shí)現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。
標(biāo)簽： 圖像處理 算法研究 硬件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強(qiáng)的解決問題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多難優(yōu)化問題，現(xiàn)已成為尋求滿意解的最佳工具之一。然而，較慢的運(yùn)行速度也制約了其在一些實(shí)時(shí)性要求較高場(chǎng)合的應(yīng)用。利用硬件實(shí)現(xiàn)遺傳算法能夠充分發(fā)揮硬件的并行性和流水線的特點(diǎn)，從而在很大程度上提高算法的運(yùn)行速度。 本文對(duì)遺傳算法進(jìn)行了理論介紹和分析，結(jié)合硬件自身的特點(diǎn)，選用了適合硬件化的遺傳算子，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架；為了進(jìn)一步利用硬件自身的并行特性，同時(shí)提高算法的綜合性能，本文還對(duì)現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進(jìn)行了研究，討論了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)及研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的粗粒度并行遺傳算法。 我們構(gòu)建的基于FPGA構(gòu)架的標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架，包括初始化群體、適應(yīng)度計(jì)算、選擇、交叉、變異、群體存儲(chǔ)和控制等功能模塊。文中詳細(xì)分析了各模塊的功能和端口連接，并利用硬件描述語言編寫源代碼實(shí)現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過功能仿真、綜合、布局布線、時(shí)序仿真和下載等一系列步驟，實(shí)現(xiàn)在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它嘗試解決一些函數(shù)的優(yōu)化問題，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些硬件模塊可以被進(jìn)一步綜合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者調(diào)用。 最后，本文對(duì)硬件遺傳算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的一些尚待解決的問題進(jìn)行了討論，并對(duì)本課題未來的研究進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻圖像處理技術(shù)近年來得到極大的重視和長(zhǎng)足的發(fā)展，其應(yīng)用范圍主要包括數(shù)字廣播、消費(fèi)類電子、視頻監(jiān)控、醫(yī)學(xué)成像及文檔影像處理等領(lǐng)域。當(dāng)前視頻圖像處理主要問題是當(dāng)處理的數(shù)據(jù)量很大時(shí)，處理速度慢，執(zhí)行效率低。而且視頻算法的軟件和硬件仿真和驗(yàn)證的靈活性低。 本論文首先根據(jù)視頻信號(hào)的處理過程和典型視頻圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成提出了基于FPGA的視頻圖像處理系統(tǒng)總體框圖；其次選擇視頻轉(zhuǎn)換芯片SAA7113，完成視頻圖像采集模塊的設(shè)計(jì)，主要分三步完成：1)配置視頻轉(zhuǎn)換芯片的工作模式，完成視頻轉(zhuǎn)化芯片SAA7113的初始化：2)通過分析輸出數(shù)據(jù)流的格式標(biāo)準(zhǔn)，來識(shí)別奇偶場(chǎng)信號(hào)、場(chǎng)消隱信號(hào)和有效行數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束信號(hào)三種控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)，用Verilog硬件描述語言編程實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的采集；3)分析SRAM的讀寫控制時(shí)序，采用兩塊SRAM完成圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。然后編寫軟件測(cè)試文件，在ISE Simulator仿真環(huán)境進(jìn)行程序測(cè)試與運(yùn)行，并分析仿真結(jié)果，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)的正確性；最后，對(duì)常用視頻圖像算法的MATLAB仿真，選擇適當(dāng)?shù)乃阕樱捎霉ぞ進(jìn)ATLAB、System Generator for DSP和ISE，利用模塊構(gòu)建方式，搭建視頻算法平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)圖像平滑濾波、銳化濾波算法，在Simulink中仿真并自動(dòng)生成硬件描述語言和網(wǎng)表，對(duì)資源的消耗做簡(jiǎn)要分析。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)是采用新的開發(fā)環(huán)境System Generator for DSP實(shí)現(xiàn)視頻圖像算法。這種開發(fā)視頻圖像算法的方式靈活性強(qiáng)、設(shè)計(jì)周期短、驗(yàn)證方便、是視頻圖像處理發(fā)展的必然趨勢(shì)。
標(biāo)簽： FPGA 視頻圖像 處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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在本講中，簡(jiǎn)要地介紹了.算子、并矢的定義、性質(zhì)和運(yùn)算規(guī)則， 概括性地給出了積分變換的統(tǒng)一形式，最后，討論了電磁場(chǎng)理論中常用的矢徑的性質(zhì)，為今后的理論分析奠定基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 電磁場(chǎng) 講義
上傳時(shí)間： 2013-08-06
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EWB經(jīng)典實(shí)用列子，基于單片機(jī)的經(jīng)典應(yīng)用。
標(biāo)簽： EWB
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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遺傳算法是一種基于自然選擇原理的優(yōu)化算法，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，遺傳算法使用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，會(huì)隨著問題復(fù)雜度和求解精度要求的提高，產(chǎn)生很大的計(jì)算延時(shí)，這種計(jì)算的延時(shí)限制了遺傳算法在很多實(shí)時(shí)性要求較高場(chǎng)合的應(yīng)用。為了提升運(yùn)行速度，可以使用FPGA作為硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)完成遺傳算法。和軟件實(shí)現(xiàn)相比，硬件實(shí)現(xiàn)盡管在實(shí)時(shí)性和并行性方面具有很大優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的靈活性不足、通用性不強(qiáng)。本文針對(duì)上述矛盾，使用基于功能的模塊化思想，將基于FPGA的遺傳算法硬件平臺(tái)劃分成兩類模塊：系統(tǒng)功能模塊和算子功能模塊。針對(duì)不同問題，可以在保持系統(tǒng)功能模塊不變的前提下，選擇不同的遺傳算子功能模塊完成所需要的優(yōu)化運(yùn)算。本文基于Xilinx公司的Virtex5系列FPGA平臺(tái)，使用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生模塊、隨機(jī)數(shù)接口模塊、存儲(chǔ)器接口/控制模塊和系統(tǒng)控制模塊等系統(tǒng)功能模塊，以及基本位交叉算子模塊、PMX交叉算子模塊、基本位變異算子模塊、交換變異算子模塊和逆轉(zhuǎn)變異算子模塊等遺傳算法功能模塊，構(gòu)建了系統(tǒng)功能構(gòu)架和遺傳算子庫。該設(shè)計(jì)方法不僅使遺傳算法平臺(tái)在解決問題時(shí)具有更高的靈活性和通用性，而且維持了系統(tǒng)架構(gòu)的穩(wěn)定。本文設(shè)計(jì)了多峰值、不連續(xù)、不可導(dǎo)函數(shù)的極值問題和16座城市的旅行商問題 (TSP)對(duì)遺傳算法硬件平臺(tái)進(jìn)行了測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，該硬件平臺(tái)表現(xiàn)良好，所求取的最優(yōu)解誤差均在1％以內(nèi)。相對(duì)于軟件實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)在求解一些復(fù)雜問題時(shí)，速度可以提高2個(gè)數(shù)量級(jí)。最后，本文使用FPGA實(shí)現(xiàn)了粗粒度并行遺傳算法模型，并用于 TSP問題的求解。將硬件平臺(tái)的運(yùn)行速度在上述基礎(chǔ)上提高了近1倍，取得了顯著的效果。關(guān)鍵詞：遺傳算法，硬件實(shí)現(xiàn)，并行設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA，TSP
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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·摘 要:介紹了數(shù)字圖像處理主要研究領(lǐng)域中邊緣檢測(cè)的方法,即拉普拉斯高斯算子和Canny算子.利用MatLab圖像處理工具箱提供的圖像處理函數(shù),對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè),給出了相應(yīng)程序及處理結(jié)果.結(jié)果表明：拉普拉斯高斯算子和Canny算子檢測(cè)邊緣清晰且噪聲小.[著者文摘]
標(biāo)簽： MATLAB 數(shù)字圖像 邊緣檢測(cè)
上傳時(shí)間： 2013-05-27
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上帝擲骰子嗎——量子物理史話是一本量子物理方面的科普著作。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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開關(guān)電源基本原理與設(shè)計(jì)介紹，臺(tái)達(dá)的資料，很好的
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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