基于FPGA小波域维纳滤波去噪算法的研究

摘要

图像处理作为信号处理的重要组成部分，在信息社会中发挥着日益重要的作用。然而，图像通常会因采集或传送等诸多原因而受到噪声干扰。为了对图像进一步分析和处理，在图像预处理中就必须减小图像中的噪声。由于小波变换具有低熵性、多分辨率、去相关性等特点，近年来，采用小波变换进行图像去噪已表现出良好的工程应用前景。
　　本文首先介绍了小波变换的基本理论，多分辨分析的基本思想和维纳滤波的基本原理，小波去噪的基本方法。重点研究了小波阈值去噪法，将其与在均方误差意义上的最优滤波，即维纳滤波相结合，得到一种小波域维纳滤波去噪的方法。通过软件仿真表明该方法在白噪声下的去噪效果明显，保证了方法的有效性和可靠性。
　　基于以上的理论研究，开发了基于Xilinx公司Virtex4系列XC4VLX80芯片的FPGA硬件平台。根据去噪算法的特点，文中提出了相应的硬件结构，将算法分为5级流水线结构，包括输入、小波变换、维纳滤波、小波逆变换、输出，并通过外部存储器来实现各流水级之间的数据交换。5级流水线结构以1帧为时间标准，相对独立的进行各自的运算，从而避免了模块间的等待。文中对硬件各个模块设计进行了详细的介绍，提出了适合于工程实现的小波变换与逆变换硬件结构。FPGA开发用VerilogHDL语言编写硬件代码，并测试通过。
　　总体说来，本课题基于现有的理论发展，在充分理解相关理论的前提下，将主要精力集中于具体应用的研究与开发，并取得了一定的成果。

目录

基于FPGA小波域维纳滤波去噪

STUDY ON AlGORITHM OF WAVELET DOMAIN IMAGE DENOISING BY THRESHOLDING AND WIENER FILITER BASE ON FPGA

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外的研究现状及分析

1.3 主要研究工作与本文结构

第2章 小波分析及维纳滤波基本原理

2.1 小波分析原理

2.2 维纳滤波器

2.3 本章小结

第3章 图像去噪方法及仿真

3.1 小波阈值收缩去噪法

3.2 小波域维纳滤波算法

3.3 软件仿真设计

3.4 本章小结

第4章 硬件设计

4.1 硬件总体设计

4.2 各模块设计

4.3 硬件系统仿真及资源状况

4.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢