【正文】 W22W23W31W32W33S medV1minV2medV3max 圖75 3 3中值濾波 整個算法可以分成以上三個步驟,而且每個步驟在硬件平臺上完全可以并行執(zhí)行, 這樣可以大大提高排序的效率。本設(shè)計采用XILINX公司的Virtex2E系列FPGA來實(shí)現(xiàn)上述中值濾波算法。FPGA的邏輯單元可以按功能進(jìn)行更細(xì)的劃分，設(shè)計中可以充分利用單元內(nèi)的資源實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能。當(dāng)用戶通過原理圖或VHDL語言描述了一個邏輯電路以后，PLD/FPGA開發(fā)軟件會自動計算邏輯電路的所有可能的結(jié)果,并把結(jié)果事先寫入RAM中,輸入信號作為地址查找相應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后輸出,，這樣可以實(shí)現(xiàn)大多數(shù)組合邏輯。同步電路是直接利用LUT后面D觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)，同步時鐘信號由專用的全局時鐘引腳輸入后進(jìn)入芯片內(nèi)部的時鐘專用通道，直接連接到觸發(fā)器的時鐘端，觸發(fā)器的輸出與I/O腳相連，把結(jié)果輸出到芯片管腳?？焖偎惴ù鎯Υ翱贔IFO1FIFO2控制信號Pix cPix bPix in視頻圖像輸入濾波輸出 中值濾波的硬件方框圖設(shè)計采用XILINX公司的VertexE系列FPGA芯片。在FPGA中定義由九個寄存(W11，W12，W13，W21，W22，W23，W31，W32，W33)組成的33 模板寄存器組來暫時存放33窗口中的視頻數(shù)據(jù)。當(dāng)攝像機(jī)輸出圖像的N+2行數(shù)據(jù)時， FIFO1中存放的圖像的第N行數(shù)據(jù)；FIFO2中存放的是圖像的第N+1行數(shù)據(jù)。然后重新分組，將每組的最大值、中間值和最小值分成3組，依次為VVV3。本設(shè)計采用全局時鐘同步設(shè)計，用一個較高頻率的時鐘作為整個系統(tǒng)的公用全局時鐘，視頻數(shù)據(jù)的像素時鐘經(jīng)過處理后作為時鐘使能信號來控制D觸發(fā)器的動作，這樣既充分利用了FPGA資源又保證了數(shù)據(jù)處理的速度與數(shù)據(jù)的傳輸速度同步。此后VHDL在電子設(shè)計領(lǐng)域得到了廣泛的接受，并逐步取代了原有的非標(biāo)準(zhǔn)的硬件描述語言。 VHDL主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為、功能和接口。這種將設(shè)計實(shí)體分成內(nèi)外部分的概念是VHDL系統(tǒng)設(shè)計的基本點(diǎn)。 （2）VHDL豐富的仿真語句和庫函數(shù)，使得在任何大系統(tǒng)的設(shè)計早期就能查驗(yàn)設(shè)計系統(tǒng)的功能可行性，隨時可對設(shè)計進(jìn)行仿真模擬。 （5）VHDL對設(shè)計的描述具有相對獨(dú)立性，設(shè)計者可以不懂硬件的結(jié)構(gòu)，也不必管理最終設(shè)計實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)器件是什么，而進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計。對方案進(jìn)行了分析和設(shè)計，對算法的硬件和軟件都做了設(shè)計，由于時間倉促，方案還有不足之處，希望各位師長，同行給予寶貴意見。同時非常感謝廖紅華老師給予我的幫助和意見。實(shí)時中值濾波硬件實(shí)現(xiàn)的研究[J ] .電子測量與儀器學(xué)報,J an. 1993(8):245~251.[7] 劉興偉，殷國富，[J].中國工程機(jī)械，2002，13(5):403—405.[8] 朱維仲，[J].天津職業(yè)技術(shù)師范學(xué) 院學(xué)報，2002,12(3):4244.[9] 宋煥生，梁德群，[J].西安交通大學(xué)學(xué)報，1998,32 (1):25~28.[10] and of Nonlinear Digital Filteirng[J].New York :C RC,(5).56~62.[11] KayargaddeV Martens of edge parameters and imageblur using polynomial transforms[J].CVGIPGMIP,1994,56(6):442461.[121王曉丹，[J].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2000.[13] J. W. Tukey. Nonlinear (nonsuperposable) method for smoothing data[J].ConferenceRecord EASCON,1974(3):67(3).82~86.[14] ,P. Heinonen and new class of detailpreserving filters for image processing[J].IEEE PAMI ,1987,9(l):7499.[15] , preserving rankedorder based filters for image porcessing[J].IEEE ASSP, 1989,3(7) (1):83 98.[16] T Sun andY . median based filters in imageprocessing[J]. Patenrn ,1994,(15):341347.[17] and D . switching median filter for the removal of impulse noise from highly corrupted images IEEE Trans[J].Circuits Syst. 11,1999,4(6) :78 80.[18] ,K ,and L median filter for imagedenoising[J]. IEEE Processing,1999,8(18): 341838.[19] E .Abreu,M .Lightstone,S .K .Mitra,andK .A new eficient approach for the removal of impulse noise from highly corrupted images[J].IEEE Processing,1996,5(5) :10121025.[20] H and adaptive softswitching median filter[J].IEEE Trans .Image Porcessing,2001,10(2):242251.[21] Shuqun Zhang andMohammadA . new impulse detector for switching median filters[J].IEEE Porcessing,2002,9 (11):36 0 363.[22] LeeY H ,KassamS A .Generalized median filtering and related nonlinear filtering techniques[J].IEEE coust,S peech,SignalProcessing,1985(33):672—683.[23] andY. hybrid filter[J].IEEE Trans on ASSP , 1987, 35 (6):832838.[24 ] .Bovik,T. S. Huang andD .C . of median filtering using linear binations of order stastistic[J].IEEE ASSP ，1983, 31(6 ):13421350.[25] Vertex2E data sheet[J] . XILINX inc. 2002,42(6):56~61.[26] .Arce and M .P. analysis of max/medianfilters [J].IEEE Trans .on ASSP,1987,35(1):6069.[27] PaoTa Yu and Edward J . classification and associativememory capability of stack filters[J].IEEE Signal Processing，1992, 40 (10): 24832497.[28] ,PaoT Yu and Edward J . properites and root signal sets of stack filers[J].Circuits,systemsand signal processing，1992, 11 (l) :171 193. 獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文（設(shè)計）是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 學(xué)位論文作者簽名：不保密□。 指導(dǎo)教師簽名：日期：年 日 月任何未指定的或// 默認(rèn)為1的坐標(biāo)將被置為圖像的邊緣值。////參數(shù)說明：int nType 獲取中值的方式, 默認(rèn)為1// 0——冒泡排序// 1——數(shù)組排序// int nTempW 窗口的寬度// int nTempH 窗口的高度// int nTempXc 窗口的中心元素X坐標(biāo)// int nTempYc 窗口的中心元素Y坐標(biāo)// int nX1 默認(rèn)為1// int nY1 默認(rèn)為1// int nX2 默認(rèn)為1// int nY2 默認(rèn)為1// ////返 回：BOOL// 成功時返回TRUE，失敗時返回FALSE。 } //坐標(biāo)規(guī)整化 m_pDibObjectNormalizeCoordinates( amp。nY2 )。nY1, amp。 //對1位及4位圖像不作任何操作直接返回 if(m_pDibObjectGetNumBits() != 8) { // 提示用戶參數(shù)設(shè)置錯誤 AfxMessageBox(只支持8位圖像,請重新載入！)。對整個圖像進(jìn)行中值濾波的最好方// 法是不傳遞任何參數(shù)。年日期： 月學(xué)位論文作者簽名：本人授權(quán)湖北民族學(xué)院可以將本論文（設(shè)計）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本論文（設(shè)計）。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。由于作者學(xué)識有限，加之時間倉促，文中不免有錯誤和待改進(jìn)之處，真誠的歡迎各位師長、同行提出寶貴的意見。接著我要對我的指導(dǎo)老師李敏老師表示最真摯的謝意。在論文工作期間，主要完成了以下工作：（1）通過在MATLAB中建立M文件，生成函數(shù)體，在函數(shù)體下進(jìn)行中值濾波的算法編程，形成新的濾波函數(shù)體，并對加噪的圖像進(jìn)行濾波處理，同時借助MATLAB本身的處理功能對圖像進(jìn)行中值濾波和維納濾波，然后進(jìn)行比較。符合市場需求的大規(guī)模系統(tǒng)高效，高速的完成必須有多人甚至多個代發(fā)組共同并行工作才能實(shí)現(xiàn)。 （1）與其他的硬件描述語言相比，VHDL具有更強(qiáng)的行為描述能力，從而決定了他成為系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域最佳的硬件描述語言。VHDL的程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將一項(xiàng)工程設(shè)計，或稱設(shè)計實(shí)體（可以是一個元件，一個電路模塊或一個系統(tǒng)）分成外部（或稱可是部分，及端口）和內(nèi)部（或稱不可視部分），既涉及實(shí)體的內(nèi)部功能和算法完成部分。現(xiàn)在，VHDL和Verilog作為IEEE的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言，又得到眾多EDA公司的支持，在電子工程領(lǐng)域，已成為事實(shí)上的通用硬件描述語言。1987年底，VHDL被IEEE和美國國防部確認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言。最后通過比較V1max ，V2 med ，V3 min求得中間值Smed就是最后的輸出。 本設(shè)計采用VHDL語言設(shè)計電路，編譯器的標(biāo)準(zhǔn)庫中帶有比較操作符很容易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的兩兩比較。 所示。充分利用FPGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計程序。攝像機(jī)輸出的數(shù)字視頻圖像是逐點(diǎn)送數(shù)的，所以FPGA可以按照攝像機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾蔬M(jìn)行處理，這樣可以使得一幅圖像傳輸結(jié)束后就處理完畢。 本設(shè)計中應(yīng)用的二值數(shù)據(jù)的比較，完全可以由查找表來實(shí)現(xiàn)。FPGA內(nèi)部的查找表(Look2Up2Ta2ble)簡稱為LU T ，也稱為函數(shù)發(fā)生器，本質(zhì)上就是一個RAM。FPGA可以方便地實(shí)現(xiàn)組合邏輯和時序邏輯功能。 FPGA 的設(shè)計實(shí)現(xiàn) FPGA的選取 FPGA是一種基于查找表結(jié)構(gòu)的可編程邏輯器件，其面世給電子設(shè)計帶來了極大的方便，在實(shí)時圖像處理領(lǐng)域也獲得了廣泛的應(yīng)用。同理,假設(shè)min{ V1min ,V2med ,V3max } 是這九個數(shù)值中的中間值Smed ， 那么Smed在這九個值的由小到大的排序中至多是處于第四的位置， 也不可能是中間值。V1min = min{ L x max } 　V1med = med{ L x max } 　V1max = max{ L x max }V2min = min{ L x med } 　V2med = med{ L x med } 　V2max = max{ L x med }V3min = min{L x min } 　V3med = med{ L x min } 　V3max = max{ L x min } 經(jīng)過分析可得到： V1max是九個值中最大的,不可能是中間值； V1med是由小到大排列的九個值中至少是處于第六的位置，不可能是中間值； V2min是由小到大排列的九個值中至多是處于第四的位置，不可能是中間值； V2max是由小到大排列的九個值中至少是處于第六的位置，不可能是中間值； V3min是由小到大排列的九個值中是處于最小的位置，不可能是中間值； V3med是由小到大排列的九個值中至多是處于第四的位置,不可能是中間值。基本的設(shè)計思想是將大問題分解為若干子問題并行解決，從而獲取高效率的中間值獲取過程。 輸入 由于系統(tǒng)集成化的要求,中值濾波器要