FPGA在图像处理与JPEG压缩中的应用研究

"基于FPGA的图像处理算法及压缩编码的研究与实现" 本文深入探讨了FPGA（Field Programmable Gate Array）在图像处理和压缩编码领域的应用。研究者以Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片为硬件基础，设计并实现了图像采集控制、图像处理算法以及JPEG压缩编码的完整系统。在设计过程中，采用了硬件描述语言Verilog，并利用RedLogic的RVDK开发板作为硬件平台，配合QUARTUS 26.0和MODELSIM SE6.1B软件进行设计与仿真验证。 在数据采集阶段，系统能够将模拟摄像机捕捉到的图像信号转化为数字形式，然后从数据流中提取有效信息，进行必要的裁剪，最后将奇偶场图像数据合并为一帧并存储在内存中。这一过程主要由SAA7113芯片执行，而FPGA负责初始化设置、控制SAA7113芯片，并对数字化后的数据进行操作。 在图像处理部分，考虑到实时性和算法复杂性，论文实现了直方图均衡化、中值滤波和边缘检测三种关键算法。直方图均衡化可以增强图像的对比度，中值滤波则用于消除噪声，边缘检测则有助于识别图像中的特征轮廓。 在JPEG压缩编码部分，研究者遵循JPEG标准的顺序编码模式，在FPGA上实现了离散余弦变换（DCT）、量化、Zig-Zag扫描、差分脉冲编码调制（DPCM）编码直流系数、运行长度编码（RLC）编码交流系数以及霍夫曼编码等核心步骤。这些步骤的实现确保了图像数据的有效压缩和高效传输。 关键词涵盖FPGA、图像处理、直方图均衡化、中值滤波、边缘检测、DCT变换以及霍夫曼编码，表明该研究不仅关注FPGA硬件平台的应用，还涵盖了图像处理和压缩编码的关键技术，对于理解和优化基于FPGA的图像处理系统具有重要意义。