基于FPGA的视频图像阴影校正关键算法的研究与实现

摘要

随着视频图像数据的带宽大幅度增加，基于FPGA的视频图象处理方法则日益显示出其优越性。由于FPGA并行执行的机制，使得它可以在较低的时钟频率下也可以很好的实现实时视频图像处理。本文研究了基于FPGA的医疗图像阴影校正算法的设计与实现。 首先，本文分析了图像阴影产生的原因，然后讨论了几种阴影校正算法的原理，并选择基于参数的阴影校正算法用于X光医疗图像处理。为在FPGA上实现该算法，必须解决平方根算法在FPGA上的实现问题。 接着，本文介绍了三种主要的平方根算法：数字循环算法（包括restoring算法、non-redundant算法和SRT算法）、Newton-Raphson算法和查表法。重点讨论了数字循环算法的原理，并对各种算法的性能进行比较。 然后，本文研究了2基SRT算法的FPGA实现问题，给出了算法中几个关键问题的解决方法，包括：基数的选择，平方根结果的表示形式，部分余数的表示形式，平方根结果的转换，选择函数表的规则，迭代的初始化及终止条件和平方根结果的修正等。并用Verilog硬件描述语言实现了该算法。 最后，本文对平方根算法的Verilog代码进行综合与验证仿真，并对仿真结果进行分析。总结了论文的主要工作，并展望了下一步的研究工作。