用于二维条码图像分割的VLSI设计

摘要

在计算机视觉处理领域，图像分割可以用来将数字图像划分为若干部分。图像分割的目的是为了简化图像，将图像内容转化为更有意义并且更容易分析的形式。图像分割的应用范围很广，其中包括：医疗图像处理，卫星图像定位，人脸识别，指纹识别，视网膜识别，条码识别，交通控制等。如今二维条码在生活中得到越来越多的应用，在各种场合下对二维条码进行识别都需进行图像预处理。图像分割是条码识别图像处理中的一个关键步骤，它将条码从复杂的背景中提取出来，大大提高了条码识别率。
　　现有的图像分割的算法很多，包括阈值分割法，聚类分割法，基于压缩的图像分割法，基于直方图的分割法，边缘检测分割法，区域生长分割法，分水岭分割法，多尺度分割法，基于数学形态学的分割法等。
　　数学形态学基于集合理论，拓扑学和概率论，可以对数字图像进行很好的分析和处理。近几年来，利用数学形态学对数字图像进行处理越来越流行，本文在总结了各种图像分割算法的优劣过后，选择基于数学形态学来设计图像分割算法，对条码图像进行处理。结果显示，本文提出的算法可以很好的应对各种复杂情况，顺利提取出条码图像。
　　基于数学形态学的图像分割算法可以取得良好的处理结果，但由于算法复杂，计算量较大，软件处理的速度不尽人意。为了适应现代图像处理实时性的需求，本文针对提出的算法设计了图像分割算法的VLSI结构。用硬件进行图像处理可以并行进行诸多操作，大大提高处理速度。该VLSI结构用Verilog HDL语言编写，并在FPGA上进行验证实现。最后基于SMIC0.13um工艺进行了芯片的综合以及分析。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2图像分割技术的研究现状

1.3 数学形态学简介

1.4 VLSI设计技术介绍

1.5 本论文的结构安排

第二章 数学形态学介绍

2.1 结构元素

2.2 腐蚀

2.3 膨胀

2.4 腐蚀运算和膨胀运算的性质

2.5 本章小结

第三章 图像分割算法介绍

3.1 图像分割算法定义

3.2 图像分割算法简介

3.3本文提出的用于二维条码的图像分割算法

3.4 本章小结

第四章 二维条码图像分割算法的逻辑实现以及FPGA验证

4.1 RAM的设计

4.2 图像二值化的逻辑实现

4.3腐蚀运算的逻辑设计

4.4 膨胀运算的逻辑实现

4.5 开运算的逻辑实现

4.6 粗提取运算的逻辑实现

4.7 精细提取运算的逻辑实现

4.8 二维条码分割算法的FPGA验证

4.9 本章小结

第五章 二维条码图像分割算法的ASIC实现

5.1 数字ASIC设计流程

5.2二维条码分割算法的Design Compiler综合

5.3 本章小结

第六章 结 论

6.1 本文的主要工作

6.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果