基于FPGA的嵌入式图像处理系统设计 书 贝利|译者:原魁//何文浩//肖晗***工业 正版.

目录

1图像处理1.1基本定义21.2图像形成31.3图像处理操作61.4应用实例81.5实时图像处理101.6嵌入式图像处理111.7串行处理121.8并行性141.9硬件图像处理系统 172现场可编程门阵列2.1可编程逻辑器件192.1.1FPGA与ASIC212.2FPGA和图像处理232.3FPGA的内部242.3.1逻辑器件242.3.2互连262.3.3输入和输出272.3.4时钟 282.3.5配置282.3.6功耗292.4FPGA产品系列及其特点312.4.1Xilinx312.4.2Altera352.4.3Lattice半导体公司412.4.4Achronix432.4.5SiliconBlue442.4.6Tabula442.4.7Actel452.4.8Atmel462.4.9QuickLogic462.4.10MathStar472.4.11Cypress472.5选择FPGA或开发板483编程语言
3.1硬件描述语言 533.2基于软件的语言 583.2.1结构化方法603.2.2扩展语言 613.2.3本地编译技术663.3Visual语言 693.3.1行为式描述693.3.2数据流 703.3.3混合型713.4小结734设计流程4.1问题描述764.2算法开发774.2.1算法开发过程774.2.2算法结构784.2.3FPGA开发问题814.3结构选择824.3.1系统级结构824.3.2计算结构844.3.3硬件和软件的划分884.4系统实现904.4.1映射到FPGA资源914.4.2算法映射问题934.4.3设计流程954.5为调整和调试进行设计964.5.1算法调整964.5.2系统调试975映射技术5.1时序约束 995.1.1低级流水线995.1.2处理同步1015.1.3多时钟域 1035.2存储器带宽约束 1045.2.1存储器架构1055.2.2高速缓存1075.2.3行缓冲1085.2.4其他存储器结构1105.3资源约束 1135.3.1资源复用1135.3.2资源控制器1165.3.3重配置性1205.4计算技术1225.4.1数字系统 1225.4.2查找表1275.4.3CORDIC1315.4.4近似 1375.4.5其他方法1385.5小结1406点操作6.1单幅图像上的点操作1416.1.1对比度和亮度调节 1426.1.2全局阈值化和等高线阈值化1456.1.3查找表实现1476.2多幅图像上的点操作1486.2.1图像均值 1496.2.2图像相减1506.2.3图像比对1546.2.4亮度缩放1556.2.5图像掩模1566.3彩色图像处理1576.3.1伪彩色1586.3.2色彩空间转换1606.3.3颜色阈值化1726.3.4颜色校正1736.3.5颜色增强1766.4小结1767直方图操作7.1灰度级直方图1777.1.1数据汇集1797.1.2直方图均衡化1837.1.3自动曝光1877.1.4阈值选择1887.1.5直方图相似性1947.2多维直方图1947.2.1三角阵列1957.2.2多维统计信息1967.2.3颜色分割2007.2.4颜色索引2037.2.5纹理分析2048局部滤波器8.1缓存2078.2线性滤波器2118.2.1噪声平滑2128.2.2边缘检测2138.2.3边缘增强2158.2.4线性滤波器技术2158.3非线性滤波器2198.3.1边缘方向2218.3.2非极大值抑制2228.3.3零交点检测2228.4排序滤波器2238.4.1排序滤波器的排序网络2258.4.2自适应直方图均衡化2298.5颜色滤波器2308.6形态学滤波器2328.6.1二值图像的形态学滤波2338.6.2灰度图像形态学2368.6.3颜色形态学滤波2388.7自适应阈值分割2388.7.1误差扩散2398.8小结2409几何变换9.1前向映射2429.1.1可分离映射2439.2逆向映射2489.3插值 2509.3.1双线性插值 2519.3.2双三次插值 2539.3.3样条插值 2549.3.4通过插值压缩数据2569.4映射的优化2569.5图像配准2589.5.1基于特征的方法2589.5.2基于区域的方法2629.5.3应用26710线性变换10.1傅里叶变换27010.1.1快速傅里叶变换27110.1.2滤波27710.1.3逆滤波27910.1.4插值 28010.1.5配准28110.1.6特征提取28110.1.7哥兹柔算法28210.2离散余弦变换28310.3小波变换28610.3.1滤波实现28810.3.2小波变换的应用29210.4图像和视频编码 29311目标检测和标记11.1包围盒30011.2游程编码 30211.3链码 30311.3.1串行实现算法30411.3.2单次扫描算法30411.3.3特征提取30711.4连通域标注30911.4.1随机读取算法30911.4.2多次扫描算法30911.4.3两次扫描算法31011.4.4单次扫描算法31211.4.5多输入标号31411.4.6进一步优化31511.5距离变换31511.5.1形态学方法31611.5.2倒角距离31611.5.3可分离变换31811.5.4应用32011.5.5测地线距离变换32111.6分水岭变换32111.6.1流水算法32211.6.2浸入算法32311.6.3应用32411.7哈夫变换32511.7.1直线哈夫变换32611.7.(咨询特价)哈夫变换32811.7.3广义哈夫变换32911.8小结32912接口12.1摄像机输入33112.1.1摄像机接口标准33112.1.2消除隔行扫描33612.1.3全局和卷帘快门的校正33612.1.4Bayer模板处理33712.2显示输出33912.2.1显示器驱动34012.2.2显示内容34212.3串行通信34512.3.1PS2接口34512.3.2I2C总线34712.3.3SPI总线34912.3.4RS-232接口34912.3.5USB接口35012.3.6以太网35012.3.7PCIExpress35112.4存储器35212.4.1静态随机存储器（SRAM）35212.4.2动态随机存储器35312.4.3闪存35412.5小结35413测试、调整和调试13.1设计35613.1.1随机噪声源35713.2实现35913.2.1常见的实现错误36113.3调试36213.4时序收敛36314应用实例14.1彩色区域跟踪36614.2镜头畸变校正36914.2.1畸变描述36914.2.2畸变校正37214.3中央窝传感器37414.3.1中央窝映射37614.3.2使用传感器37814.4深度成像37914.4.1扩展精确测量范围38114.5实时生产线分级38214.5.1软件算法38314.5.2硬件实现38414.6小结387参考文献388

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DonaldG．Bailey(贝利)博士首先介绍了如何认识和理解嵌入式图像处理问题，以及如何利用具有并行性特点的硬件电路来解决某些嵌入式图像处理问题。在此之后，作者介绍了FPGA(FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)这种可以提供灵活、细粒度的硬件电路。并且容易在许多图像处理算法中利用其并行性特点的技术。作者对FPGA的各种编程语言进行了简单回顾，这些编程语言将软件思维模式和硬件思维模式相连接，前者是图像处理算法所伴随的普通的思维模尸而后者则是进行高效的硬件电路设计所不可或缺的思维模式。作者对在FPGA上实现图像处理算法的设计过程与传统的软件实现方法的设计过程进行了对比，并强调了二者的不同关键之处。作者特别对将一个算法映射到FPGA时所需要的各种技巧进行了说明，并考虑了时序、内存带宽与资源限制，以及各种高效计算技巧。作者还就低级与中级图像处理操作方面的问题进行了深入探讨，讨论了其高效实现方法以及如何根据实际应用来对其进行改变。并通过几个应用实例对上述技巧进行了说明，而这些应用实例则源于作者所涉及的研究课题或实际应用项目。作者对FPGA与外围电路之间的接口技术等问题也进行了简单介绍，并强调了在进行系统设计时应该注意使设计本身能够更容易排除错误和进行调节。
《基于FPGA的嵌入式图像处理系统设计》不仅对正在关注智能传感器、
机器视觉、机器人视觉的视觉或图像处理领域的研究人员和工程师是一本理想的参考读物，而且对从事FPGA的开发人员和工程技术人员也同样如此。
《基于FPGA的嵌入式图像处理系统设计》可以用于研究生学习图像处理系统、计算机工程、数字设计、电路设计或者计算机科学的专业教材，也可以用于先进数字设计、算法与硬件实现，以及数字信号处理与应用等课程的辅助教材。