33的中值滤波算法的FPGA实现【开题报告】

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1、毕业论文开题报告电子信息工程3*3的中值滤波算法的FPGA实现一、课题研究意义及现状数字图像处理(DigitalImageProcessing)是通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。现实中的数字图像在数字化和传输过程中常受到成像设备与外部环境噪声干扰等影响，成为含噪图像。取出或减轻在获取数字图像中的噪声成为图像去噪。图像去噪可以有很多方法，最常用的有领域平均法、空间域低通滤波、频率域低通滤波、多图像平均法、中值滤波。中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，中值滤波的

2、基本原理是：首先确定一个以某个像素为中心点的领域，一般为方形领域；然后将领域中的各个像素的灰度值进行排序,取其中间值作为中心点像素灰度的新值，这里的领域通常被称为窗口。当窗口在图像中上下左右进行移动后，利用中值滤波算法可以很好地对图像进行平滑处理。1974年，Turkey针对离散数据平滑问题首先提出了中值滤波的概念，后这种新的滤波思想很快就被引入到一些重要的数字信号处理领域，其中图像处理是最主要的一个方面。当标准中值滤波器用于解决图像恢复问题时，人们注意到它有两个独特的性能：(1)能较好地保护图像细节(图像灰度发生突变的地方)：(2

3、)有很好的韧性(或鲁棒性)，能较好地抑制远偏离高斯型的，甚至不完全独立于有用信号的各种噪声。这些性能是人们所熟悉的线性滤波器所不具备的。为了解释标准中值滤波器的这些性能并且更加深刻地懂得中指令操作，人们开始研究标准中值滤波的特性，并且取得了许多重要结论。理论分析和实际应用的结果都使人们相信中值滤波器在图像处理中有独到的优势。正是这样，使得中值滤波算法得到了越来越广泛的应用。但是就标准中值滤波器而占，它有一个主要的问题是它会造成图像中相对滤波窗口较为“细小”的某些诸如细线、拐角等细节结构的破坏或丢失，而这些细小结构却往往包含着图像中非

4、常重要的信息。为了不至于丢掉太多的有用细节，我们就不得不选用小的滤波窗口，然而在图像滤噪中，好的滤波效果要要求大的滤波窗口，这就形成了一对尖锐的矛盾。此外，用于图像处理时，标准中值滤波器往往会造成图像边缘的不稳定抖动，还有就是标准中值滤波器在应用中只有滤波窗口的大小和形状可供调整(大多数情况下窗口形状为J下方形，因此可供改变以适应不同应用的参数往往只有正方形窗口的边长)，缺乏必要的灵活性。中值滤波算法的核心是快速求出中间灰度值。传统的排序法如冒泡法，运算量巨大。而用硬件实现不仅要消耗大量的资源，而且运算速度很慢，难以满足图像系统处理

5、的实时性要求，若使用通用的软件方法，由于处理过程需要进行大量的简单计算，因此会消耗不少时间而影响系统的实时性。随着现代电子技术的发展，用FPGA来完成中值滤波这类运算简单但数据量巨大的处理，无疑是一种理想的选择。针对这种情况设计了一个对3x3的窗口采用排序算法，可以在很大程度上减少运算量，且易于用较少的硬件资源实现。二、课题研究的主要内容和预期目标中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，其基本原理是：首先确定一个以某个像素为中心点的领域，一般为方形领域；然后将领域中的各个像素的灰度值进行排序，取其中间值作

6、为中心点像素灰度的新值，这里的领域通常被称为窗口。当窗口在图像中上下左右进行移动后，利用中值滤波算法可以很好地对图像进行平滑处理。因此本课题主要涉及到如下研究内容：1．查找图像处理的去噪的各种实现方法和图像处理的概念。2．查找资料，全面了解中值滤波的算法、原理、功能和应用领域及意义。3．了解各种中值滤波的实现方法，比较不同方法之间的优点和缺点。4．掌握3*3中值滤波的算法基本原理。5.掌握中值滤波的FPGA实现原理，熟悉QuartusII软件、VHDL语言编程方式。6．掌握FPGA的原理和FGPA设计方法，设计基于3*3中值滤波的F

7、PGA实现电路，对于3x3的窗口采用了一种快速排序算法，可以在很大程度上减少运算量，且易于用较少的硬件资源实现。7.编写VHDL的中值滤波的程序,包括3*3图像的采用窗口；中值滤波器模块的源程序。并在QuartusII平台上完成中值滤波器的仿真波形。预期目标：提供基于FPGA的3*3中值滤波器实现的方案和完整源程序，并提交所有模块和顶层模块的仿真波形。三、课题研究的方法及措施本项目的研究基于3*3的FPGA中值滤波设计，主要通过大量的查阅中值滤波和FPGA的相关资料，先了解中值滤波的工作原理，组成模块，并按模块分别实现各个功能。并且

8、了解FPGA的相关知识。采用quartusII软件，编写基于3*3中值滤波的FPGA的实现的VHDL语言并完成系统仿真，先好好研读有关的参考书，上网查阅有关设计，从根本上掌握它。在遇到问题时，根据实际情况进行相应的调整和改正。具体方法