FPGA实现的JPEG压缩编码系统验证与研究
需积分: 46 133 浏览量
更新于2024-08-10
收藏 2.88MB PDF 举报
"这篇研究生学位论文探讨了基于FPGA实现的图像处理算法和JPEG压缩编码的研究与实现。在Altera公司的Cyclone FPGA芯片上,设计了一个包括图像采集控制、图像处理和JPEG压缩编码标准的基本系统。使用Verilog硬件描述语言,通过RedLogic的RVDK开发板以及QUARTUS 26.0和MODELSIM SE6.1B环境完成了设计和仿真验证。数据采集部分涉及图像信号数字化、有效数据提取和存储。图像处理部分实现了直方图均衡化、中值滤波和边缘检测。压缩编码部分遵循JPEG顺序编码模式,包括DCT变换、量化、Zig-Zag扫描、DPCM编码、RLC编码和霍夫曼编码。最后,使用8×8像素的图像数据块进行了系统验证。关键词包括FPGA、图像处理、直方图均衡化、中值滤波、边缘检测、DCT变换和霍夫曼编码。"
在本文中,作者深入研究了如何在FPGA(Field-Programmable Gate Array)平台上实现图像处理和压缩编码,特别是针对JPEG(Joint Photographic Experts Group)标准。首先,作者讨论了数据采集阶段,该阶段涉及将模拟摄像机捕获的图像信号转换为数字信号,通过SAA7113芯片完成数字化,并由FPGA进行初始化设置和控制,处理后的数据会被存储在内存中。
接着,论文介绍了图像处理部分,重点实现了三种算法:直方图均衡化用于改善图像的对比度,中值滤波用于去除噪声,而边缘检测则用于识别图像中的边界。这些算法的选择考虑到了实时性和计算复杂度,以满足实时图像处理的要求。
在JPEG压缩编码方面,作者按照基本系统顺序编码模式,实现了多个关键步骤。包括离散余弦变换(DCT),用于将图像数据转换为频率域;量化,减少数据量而不显著影响图像质量;Zig-Zag扫描,有序排列系数以便于编码;DPCM编码处理直流系数,RLC编码处理交流系数,以压缩数据流;最后,采用霍夫曼编码进行进一步的高效压缩。所有这些步骤都在FPGA上实现,以确保硬件级别的快速处理能力。
论文的实验部分使用了一个8×8像素的图像数据块进行系统验证,证明了整个系统的功能正确性和压缩性能。这一研究对于提高如“机车车辆轮对动态检测装置”这类设备的性能具有重要意义,同时也展示了FPGA在图像处理和压缩编码应用中的潜力。
2024-01-02 上传
2021-09-30 上传
2023-06-13 上传
2023-06-06 上传
2024-10-15 上传
2024-06-15 上传
2023-06-08 上传
2023-03-31 上传
Matthew_牛
- 粉丝: 40
- 资源: 3820
最新资源
- ES管理利器:ES Head工具详解
- Layui前端UI框架压缩包:轻量级的Web界面构建利器
- WPF 字体布局问题解决方法与应用案例
- 响应式网页布局教程:CSS实现全平台适配
- Windows平台Elasticsearch 8.10.2版发布
- ICEY开源小程序:定时显示极限值提醒
- MATLAB条形图绘制指南:从入门到进阶技巧全解析
- WPF实现任务管理器进程分组逻辑教程解析
- C#编程实现显卡硬件信息的获取方法
- 前端世界核心-HTML+CSS+JS团队服务网页模板开发
- 精选SQL面试题大汇总
- Nacos Server 1.2.1在Linux系统的安装包介绍
- 易语言MySQL支持库3.0#0版全新升级与使用指南
- 快乐足球响应式网页模板:前端开发全技能秘籍
- OpenEuler4.19内核发布:国产操作系统的里程碑
- Boyue Zheng的LeetCode Python解答集