FPGA实现的图像处理：中值滤波与JPEG压缩关键技术

本文主要探讨了在FPGA（Field-Programmable Gate Array）技术平台上实现图像处理算法和JPEG压缩编码的一种应用实例。作者以西南交通大学研究生的学位论文形式，针对"机车车辆轮对动态检测装置"的性能提升需求，选择了Altera公司Cyclone系列FPGA作为硬件载体。 在硬件设计方面，文章重点介绍了如何利用Verilog硬件描述语言和RedLogic的RVDK开发板构建图像采集控制系统。首先，通过模拟摄像机捕获的图像信号被数字化，这个过程由SAA7113芯片负责，FPGA负责对该芯片进行初始化设置和控制，以及后续数据的操作，包括数据的裁剪和奇偶场图像的合并。 在图像处理算法部分，作者考虑到实时性和算法效率，选取了直方图均衡化、中值滤波和边缘检测这三种关键的处理技术。中值滤波作为一种非线性平滑滤波方法，根据其排序统计原理，有效地抑制图像中的噪声，这对于动态检测设备来说尤其重要，因为它能够提高图像质量并增强细节。 压缩编码部分，文章遵循JPEG标准的基本系统，特别是顺序编码模式，实现了关键步骤，如离散余弦变换（DCT）、量化、Zig-Zag扫描、直流系数DPCM编码和交流系数RLC编码。这些步骤是JPEG编码的核心，通过霍夫曼编码进一步压缩数据，以减小存储和传输的需求。 整篇文章的关键词包括FPGA、图像处理、直方图均衡化、中值滤波、边缘检测、DCT变换以及霍夫曼编码，这些都是研究过程中不可或缺的技术和概念。通过这篇论文，作者不仅展示了FPGA在图像处理领域的实际应用，还深入探讨了这些技术在提升图像质量和数据压缩方面的效果。