Stratix II EP2S60 FPGA上的中值滤波优化设计提升实时红外图像处理性能

本文主要探讨了在单片机与DSP系统中，特别是在基于Stratix II EP2S60 FPGA的改进中值滤波器设计的应用。中值滤波器在红外图像处理中扮演着关键角色，尤其是在复杂的背景环境中，用于增强弱小目标的可识别性和抑制背景噪声。由于目标与背景对比度低、信噪比不足，传统的软件滤波方法无法满足实时性和速度要求。 在实时图像处理器中，信号预处理包括多个步骤，如滤波（如中值滤波）、直方图统计、均衡、图像增强和灰度变换等。这些操作数据量庞大，使用常规软件实现可能导致处理速度缓慢，对于需要高实时性的系统来说，这是一大挑战。因此，利用FPGA进行硬件设计是提高效率的理想选择，它能够提供更快的处理速度和更好的灵活性，同时减轻DSP的压力。 本文设计的核心是采用Verilog HDL语言实现的快速中值滤波改进算法。Stratix II EP2S60F67214 FPGA被选为硬件平台，这款Altera器件继承了Stratix II系列的优点，如高性能、灵活的逻辑设计和强大的DSP支持。相比Xilinx的Virtex-4XC4VLX60，它拥有更多的逻辑资源，包括51182个寄存器位、2544129个存储器位和48352个ALUT，这使得该硬件平台具有极高的资源利用率，仅需占用极少部分资源就能实现高效的中值滤波器功能。 通过结合单片机和DSP的优势，以及利用Stratix II EP2S60的特性，本文的设计旨在提供一个高效且实时的图像预处理解决方案，这对于红外跟踪和探测系统，特别是那些在复杂环境下运行的系统，具有重要的实际应用价值。这项研究不仅优化了滤波算法，还提升了整个系统的性能和实时性，对于提高图像处理质量和降低系统成本具有重要意义。