FPGA实现的图像处理：中值滤波与直方图均衡化的应用

“2中值滤波算法的验证-dp 1.2a标准协议” 这篇研究生学位论文探讨了基于FPGA（Field Programmable Gate Array）的图像处理算法及压缩编码的研究与实现，特别是在Altera公司的Cyclone FPGA芯片上的应用。研究以“机车车辆轮对动态检测装置”为实际应用场景，旨在提升设备性能。论文中详细阐述了数据采集、图像处理和JPEG压缩编码三个关键部分。 在数据采集环节，模拟摄像机捕获的图像信号被转换为数字形式，经过数据流处理、裁剪和合并，最终存储在内存中。这一过程由SAA7113芯片完成数字化和码流生成，而FPGA则负责初始化设置、控制SAA7113芯片并操作数字化后的数据。 图像处理算法部分，鉴于实时性和算法复杂性的考虑，选取了直方图均衡化、中值滤波和边缘检测三种方法。直方图均衡化能够有效校正曝光过度或不足的图像，提高图像的对比度，使细节更清晰。中值滤波则用于去除图像中的颗粒噪声，特别是对于风沙、雨雾等恶劣环境下采集的图像，它可以显著降低噪声对图像信息提取的干扰，如图6.3和图6.4所示，展示了中值滤波在处理风沙和雨雾环境图像后的效果。 压缩编码部分遵循JPEG标准的顺序编码模式，FPGA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步骤。通过这些步骤，图像数据被高效压缩，以适应存储和传输需求。 关键词涵盖了FPGA技术、图像处理（包括直方图均衡化、中值滤波和边缘检测）、DCT变换以及霍夫曼编码，这些都是在FPGA上实现图像处理和压缩编码的关键技术。通过这项研究，不仅提升了图像处理的实时性，还优化了图像质量和压缩效率，为实际的图像处理和分析应用提供了坚实的技术基础。