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1 图像处理2

1.1 基本定义2

1.2 图像形成3

1.3 图像处理操作6

1.4 应用实例8

1.5 实时图像处理10

1.6 嵌入式图像处理11

1.7 串行处理12

1.8 并行性14

1.9 硬件图像处理系统17

2 现场可编程门阵列17

2.1 可编程逻辑器件19

2.1.1 FPGA与ASIC21

2.2 FPGA和图像处理23

2.3 FPGA的内部24

2.3.1 逻辑器件24

2.3.2 互连26

2.3.3 输入和输出27

2.3.4 时钟28

2.3.5 配置28

2.3.6 功耗29

2.4 FPGA产品系列及其特点31

2.4.1 Xilinx31

2.4.2 Altera35

2.4.3 Lattice半导体公司41

2.4.4 Achronix43

2.4.5 SiliconBlue44

2.4.6 Tabula44

2.4.7 Actel45

2.4.8 Atmel46

2.4.9 QuickLogic46

2.4.10 MathStar47

2.4.11 Cypress47

2.5 选择FPGA或开发板48

3 编程语言53

3.1 硬件描述语言53

3.2 基于软件的语言58

3.2.1 结构化方法60

3.2.2 扩展语言61

3.2.3 本地编译技术66

3.3 Visual语言69

3.3.1 行为式描述69

3.3.2 数据流70

3.3.3 混合型71

3.4 小结73

4 设计流程76

4.1 问题描述76

4.2 算法开发77

4.2.1 算法开发过程77

4.2.2 算法结构78

4.2.3 FPGA开发问题81

4.3 结构选择82

4.3.1 系统级结构82

4.3.2 计算结构84

4.3.3 硬件和软件的划分88

4.4 系统实现90

4.4.1 映射到FPGA资源91

4.4.2 算法映射问题93

4.4.3 设计流程95

4.5 为调整和调试进行设计96

4.5.1 算法调整96

4.5.2 系统调试97

5 映射技术99

5.1 时序约束99

5.1.1 低级流水线99

5.1.2 处理同步101

5.1.3 多时钟域103

5.2 存储器带宽约束104

5.2.1 存储器架构105

5.2.2 高速缓存107

5.2.3 行缓冲108

5.2.4 其他存储器结构110

5.3 资源约束113

5.3.1 资源复用113

5.3.2 资源控制器116

5.3.3 重配置性120

5.4 计算技术122

5.4.1 数字系统122

5.4.2 查找表127

5.4.3 CORDIC131

5.4.4 近似137

5.4.5 其他方法138

5.5 小结140

6 点操作141

6.1 单幅图像上的点操作141

6.1.1 对比度和亮度调节142

6.1.2 全局阈值化和等高线阈值化145

6.1.3 查找表实现147

6.2 多幅图像上的点操作148

6.2.1 图像均值149

6.2.2 图像相减150

6.2.3 图像比对154

6.2.4 亮度缩放155

6.2.5 图像掩模156

6.3 彩色图像处理157

6.3.1 伪彩色158

6.3.2 色彩空间转换160

6.3.3 颜色阈值化172

6.3.4 颜色校正173

6.3.5 颜色增强176

6.4 小结176

7 直方图操作177

7.1 灰度级直方图177

7.1.1 数据汇集179

7.1.2 直方图均衡化183

7.1.3 自动曝光187

7.1.4 阈值选择188

7.1.5 直方图相似性194

7.2 多维直方图194

7.2.1 三角阵列195

7.2.2 多维统计信息196

7.2.3 颜色分割200

7.2.4 颜色索引203

7.2.5 纹理分析204

8 局部滤波器207

8.1 缓存207

8.2 线性滤波器211

8.2.1 噪声平滑212

8.2.2 边缘检测213

8.2.3 边缘增强215

8.2.4 线性滤波器技术215

8.3 非线性滤波器219

8.3.1 边缘方向221

8.3.2 非极大值抑制222

8.3.3 零交点检测222

8.4 排序滤波器223

8.4.1 排序滤波器的排序网络225

8.4.2 自适应直方图均衡化229

8.5 颜色滤波器230

8.6 形态学滤波器232

8.6.1 二值图像的形态学滤波233

8.6.2 灰度图像形态学236

8.6.3 颜色形态学滤波238

8.7 自适应阈值分割238

8.7.1 误差扩散239

8.8 小结240

9 几何变换242

9.1 前向映射242

9.1.1 可分离映射243

9.2 逆向映射248

9.3 插值250

9.3.1 双线性插值251

9.3.2 双三次插值253

9.3.3 样条插值254

9.3.4 通过插值压缩数据256

9.4 映射的优化256

9.5 图像配准258

9.5.1 基于特征的方法258

9.5.2 基于区域的方法262

9.5.3 应用267

10 线性变换270

10.1 傅里叶变换270

10.1.1 快速傅里叶变换271

10.1.2 滤波277

10.1.3 逆滤波279

10.1.4 插值280

10.1.5 配准281

10.1.6 特征提取281

10.1.7 哥兹柔算法282

10.2 离散余弦变换283

10.3 小波变换286

10.3.1 滤波实现288

10.3.2 小波变换的应用292

10.4 图像和视频编码293

11 目标检测和标记293

11.1 包围盒300

11.2 游程编码302

11.3 链码303

11.3.1 串行实现算法304

11.3.2 单次扫描算法304

11.3.3 特征提取307

11.4 连通域标注309

11.4.1 随机读取算法309

11.4.2 多次扫描算法309

11.4.3 两次扫描算法310

11.4.4 单次扫描算法312

11.4.5 多输入标号314

11.4.6 进一步优化315

11.5 距离变换315

11.5.1 形态学方法316

11.5.2 倒角距离316

11.5.3 可分离变换318

11.5.4 应用320

11.5.5 测地线距离变换321

11.6 分水岭变换321

11.6.1 流水算法322

11.6.2 浸入算法323

11.6.3 应用324

11.7 哈夫变换325

11.7.1 直线哈夫变换326

11.7.2 圆哈夫变换328

11.7.3 广义哈夫变换329

11.8 小结329

12 接口331

12.1 摄像机输入331

12.1.1 摄像机接口标准331

12.1.2 消除隔行扫描336

12.1.3 全局和卷帘快门的校正336

12.1.4 Bayer模板处理337

12.2 显示输出339

12.2.1 显示器驱动340

12.2.2 显示内容342

12.3 串行通信345

12.3.1 PS2接口345

12.3.2 I2C总线347

12.3.3 SPI总线349

12.3.4 RS-232接口349

12.3.5 USB接口350

12.3.6 以太网350

12.3.7 PCI Express351

12.4 存储器352

12.4.1 静态随机存储器（SRAM）352

12.4.2 动态随机存储器353

12.4.3 闪存354

1 2.5 小结354

13 测试、调整和调试354

13.1 设计356

13.1.1 随机噪声源357

13.2 实现359

13.2.1 常见的实现错误361

13.3 调试362

13.4 时序收敛363

14 应用实例366

14.1 彩色区域跟踪366

14.2 镜头畸变校正369

14.2.1 畸变描述369

14.2.2 畸变校正372

14.3 中央窝传感器374

14.3.1 中央窝映射376

14.3.2 使用传感器378

14.4 深度成像379

14.4.1 扩展精确测量范围381

14.5 实时生产线分级382

14.5.1 软件算法383

14.5.2 硬件实现384

14.6 小结387

参考文献388