基于Matlab与QuartusII的FPGA图像中值滤波仿真与数据导入方法

本文主要探讨了基于Matlab与QuartusII的数字图像中值滤波在FPGA中的应用仿真研究。作者张贝和焦淑红来自哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，他们提出的方案旨在解决在FPGA开发设计中，尤其是图像处理算法的仿真验证过程中，缺乏有效图像数据输入的问题。传统方法如完备性测试所需数据量庞大，效率低且工作量大。 首先，文章强调了在没有数据采集前端的情况下，如何利用Matlab的强大图形图像处理功能来生成和转换图像测试数据。通过调用`Testing_data=(‘filename’);`这样的函数，Matlab能够读取图像文件，将其以ASCII码形式存储，并转化为QuartusII能识别的文件格式，例如.txt文档。值得注意的是，为了适应Matlab的数据处理流程，图像数据通常按照行的方式进行传输，因此需要在程序中进行转置操作。 接下来，文章重点介绍了中值滤波的处理过程，这是图像预处理算法的一种常见方法。中值滤波通过替换每个像素点的值为其所在邻域的中值，有助于去除噪声，平滑图像。在FPGA中，通过将Matlab中的算法实现转化为硬件描述语言(HDL)，如VHDL或Verilog，然后导入QuartusII进行综合和配置，能够在硬件层面进行实时的图像中值滤波。 通过这种方式，作者展示了如何利用Matlab生成的测试数据有效地驱动FPGA进行中值滤波操作，从而在无需实际硬件的情况下，快速、准确地验证算法性能。实验结果显示，这种方法在简化测试工作的同时，提高了仿真验证的效率。这对于优化设计流程，特别是在资源受限的FPGA环境下，具有显著的优势。 总结来说，本文的核心内容包括：图像数据在Matlab中的生成与转换，中值滤波算法的实现，以及如何将其移植到QuartusII进行FPGA仿真。这种方法不仅适用于中值滤波，也适用于其他类似的图像处理任务，对于提高FPGA设计的开发效率和灵活性具有重要意义。