关键字 |
| 二进制图像处理,现场可编程门阵列(FPGA),数学形态学结构元素,二值化。 |
介绍 |
| 数学形态学是一种强大的工具几何形状分析、描述和从图像中提取特征。数学形态学使用数学集合论的概念从图像中提取意义[7]。本研究的主要目的是将数字图像转换为不同的形式。图像处理技术与品种繁多的应用程序使用。不同的应用程序的要求是不同的。本研究主要集中在如何使用数学形态学变换的图像,这样就可以将适合各自的应用程序。选择了数学形态学来解释如何使用图像来说明数学集论的操作,如工会、十字路口的形态学操作如中值滤波,膨胀、水土流失和二值化。有许多应用程序使用不同的二进制形态学操作例如,对象识别、跟踪和区域填充。现有的二进制形态学采用图像处理与MATLAB仿真。因此,合成可以完成FPGA架构。 Binary image processing is a powerful tool in many image and video applications. Hence a reconfigurable processor is presented for binary image processing in this method.. Reconfigurable computing represents an intermediate approach between the extremes of Application Specific Integrated Circuits (ASICs) and general-purpose processors. A reconfigurable system generally has wider applicability than an ASIC [8]. Also, most general-purpose processors would very likely not satisfy the performance constraints for the entire application. |
相关工作 |
| 芯片500 dpi细胞逻辑处理数组实现增强并验证指纹图像[1]。指向设备使用一个专业的运动检测算法提出了[9]。MIPA4k,[2]中提出的,是一个64×64阵列处理器的代码识别局部二进制模式。所有上述芯片是为特定的应用程序而设计的。特定于应用程序的芯片的主要缺点是缺乏灵活性。可重构技术可以之间的桥梁专用集成电路和灵活性。一个可编程单指令多数据(SIMD)实时视觉芯片提出了实现高速目标跟踪[10]。在[11],介绍了可编程序的二进制形态学协处理器芯片的视觉内容分析引擎用于视觉监视。这是一个常见的做法来构建特定于应用程序的二进制图像处理芯片实时[1],[2]。然而,这样的芯片应用范围有限。 On the other hand, the general-purpose binary image processing chips mentioned above have their own problems. Some of these chips are made of analog circuit [3], [4], and some are made up of an analog part and a digital part [10], [5]. When compared with the digital part, the analog part shows low robustness, accuracy, and scalability although it has a small area and low power consumption [5]. Other general-purpose chips have the architecture of a digital processor array, in which each digital processor handles one pixel. When large sized images are processed, the chips will become extremely large. Thus, further studies are needed to design a high performance, small size, and wide application range chip for real-time binary image processing.Reconfigurable systems are computing systems that combine a reconfigurable hardware processing unit with a software-programmable processor. |
体系结构 |
| 处理器高速的优点,结构简单,应用范围广。该处理器的体系结构是图1所示。二进制图像处理器由一个可重构二进制处理模块,包括二进制可重构计算单元和输出控制逻辑,控制单元的输入和输出图像。处理器的性能增强通过使用动态重构方法。基本的数学形态学操作和复杂算法可以很容易地实现。处理器高速的优点,结构简单,应用范围广。 |
| 处理器的核心是二进制的二进制处理模块包括可重构计算单元和输出控制逻辑如Figure.2所示。处理器也有内存,输入和输出控制逻辑单元,控制单元的过程。可重构二进制处理模块可分为两个主要部分。第一个输出控制逻辑单元和第二部分由几种二进制计算单位。每一个二进制计算单元执行不同的操作,如中值滤波,分别扩张、水土流失和二值化。 |
| 框图由两部分组成。第一部分是输出控制逻辑,选择所有二进制计算单元的输出输出根据给定的参数。第二部分包括几个二进制计算单位,执行二进制逻辑高速和二进制图像操作。二进制图像算法实现的操作单个二进制计算单位,这些单位的连接模式。每个二进制计算单元执行不同的操作,如中值滤波,膨胀,侵蚀和二值化,操作执行的二进制计算单元是由可配置寄存器决定,包括逻辑操作参数、图像分辨率参数,面具大小,选择输入和输出参数。 |
二进制计算单位 |
| 二进制计算单位执行二进制逻辑和二进制图像操作在一个较高的速度。二进制图像算法实现的操作单个二进制计算单位,这些单位的连接模式。答:二进制计算第一:中值滤波使用排序优化。 |
| 中值滤波是一种非线性方法用于去除椒盐噪声等噪声图像[6]。中值滤波器的工作原理是通过图像像素像素移动,每个值替换为相邻像素的中值。 |
| 中值滤波公式可以表示为: |
| 首先,我们必须对数据排序的列。我们需要做9对比得到以下结果,我们认为结果是 |
| A1 > B1 > C1 |
| A2 > B2 > C2 |
| A3 > B3 > C3 |
| 其次,我们需要找到中的格言数据C1, C2和C3通过2比较,并找到的最小数据A1, A2和A3通过2比较,并寻找数据中位数B1、B2和B3通过3比较,公式如下 |
| 阿明= min (A1, A2, A3) |
| 地中海bme = (B1, B2, B3) |
| Cmax = max (C1, C2, C3) |
| 最后,我们需要找到数据中位数在阿明,bm和Cmax通过3比较。 |
| 调频=地中海?阿明,bme Cmax吗? |
| 最终结果导致调频。在下一圈,比较的结果? A2, B2, C2吗?和A3, B3, C3 ?取得了,我们只需要寻求更新数据的排序A4, B4, C4,然后使用先前的方程来计算所需的值。处理元素(PE)的基本处理单元,它是专为比较2输入数据。D代表D触发器,它的功能是使一个单圈延迟。这里是用来同步计算。因为该算法需要两组临时数据存储在当前的处理,我们设计两个D拖鞋来实现这个函数。 |
| 中的数据,B和C将发送到排序比较器对数据排序,结果将发送到下一个不同的比较器如图4所示。第二个比较之前,数据需要2圆延迟区分圆输入数据的顺序由两个D人字拖。第二个比较结果将发送到最终值比较器得到最终结果。 |
| b .二进制侵蚀计算单元二: |
| 侵蚀是数学形态学的基本运算符,空间结构的理论分析。数学形态学的方法成为可能大量的非常强大的图像分析技术,因此这些运营商及其实现的许多理论和实践兴趣参与图像处理和分析。侵蚀操作的原则是,输出像素的值的最小值输入像素的像素。 |
| 侵蚀减少1 s的连接设置二进制图像。它可以用于减少形状和消除桥梁、树枝和小突起。 |
| C .Binary膨胀的计算单元三: |
| 膨胀扩大连接套1 s的二进制图像。它可以用于扩大孔的形状和填充,差距和深渊。扩张的原则操作的值是输出像素最大值的像素在输入像素附近。 |
| 从输入图像,选择(3 x3)窗口包含9输入像素被发送到注册如公布& 6所示,这是在最小/最大比较器相比。最大价值使膨胀的结果和最小值给侵蚀的结果。比较了剩余输入像素以同样的方式。这里我们不使用结构化元素必须与输入图像卷积,然后相比,通过不使用结构化元素我们可以减少硬件资源。 |
| d .二进制计算单元四:二值化 |
| 阈值方法将灰度图像转换成一个二进制图像,所以感兴趣的对象从背景中分离。二值化固定使用全局阈值方法如图7所示。二值化、阈值将图像转换成黑白的过程:定义一个阈值,上面的颜色值转化为白色,在它下面的颜色转换成黑色的。这是一个非常简单的过程在数字图像处理中,只一个文档用黑色墨水写在一份白皮书。文档图像二值化是一个重要的步骤在文档图像分析和识别管道。二值化技术的性能直接影响到识别分析。我n order to reduce storage requirements and to increase processing speed, it is often desirable to represent gray scale as binary images by picking a threshold value. Binarization algorithms are classified into global and local methods. The global algorithms calculate one threshold for the entire image. The pixels are separated into two classes, foreground and background. By selecting an adequate threshold value T, the gray level image can be converted to binary image. The binary image should contain all of the essential information about the position and shape of the objects of interest (foreground). This can be expressed as in the equation |
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仿真结果 |
| 摘要Xilinx ISE和MATLAB作为实现工具。数学形态学作为一种工具用于提取图像有用的组件的表示和描述区域的形状。遵循步骤执行形态学操作。 |
| 第一步:生成文本文件,分别从输入图像(图片文本转换垫实验室)。 |
| 第二步:复制源位置的文本文件。 |
| 步骤3:执行形态学操作如中值滤波,膨胀、水土流失和二值化根据命令(在Xilinx)。 |
| 步骤4:处理。文本生成源的位置。 |
| 第五步:将处理过的文件复制到垫实验室当前文件夹。 |
| 第六步:生成处理图像,分别从文本文件(文本在MATLAB图像转换)。 |
| 一个。设备利用率的总结二进制图像处理器 |
| 下面的表显示了设备利用率的总结表1二进制图像处理(一个)显示图像的设备利用情况总结和7.3 (b)显示时间的分析二进制图像处理器。所选设备:XC5VLX110t |
结论 |
| 提出的二进制图像处理器由一个可重构二进制处理模块,包括可重构计算单元和输出控制逻辑,控制单元的输入和输出图像。硬件架构的形态学算法实现对现场可编程门阵列(FPGA)芯片。拟议的架构执行四个操作如中值滤波,膨胀,侵蚀和二值化。可重构二进制处理模块具有mixed-grained架构效率高的特点和性能。动态重构方法被用来提高处理器的性能。基本的数学形态学操作和复杂算法可以很容易地实现,因为其结构简单。仿真结果和合成提出了二进制图像处理器在Xilinx Vertex5 XC5VLX110t FPGA芯片证明建议的体系结构的效率为256 x256图像的灰度和二进制图像处理的实时图像处理应用程序。处理器使用硬件描述语言(VHDL)编码和模拟使用Modelsim 6.5。 |
表乍一看 |
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| 表1 |
表1 b |
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数据乍一看 |
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引用 |
- k .藤井裕久m .录像Shigematsuet al。”,一个500 dpi细胞逻辑处理数组指纹图像增强和验证,”Proc, IEEE定义中国。电路设计。,2002年5月,页261 - 264。
- m . Laiho j . Poikonen, a . Paasio”Space-dependent二进制图像处理在一个64×64阵列处理器的代码”Proc。Eur.Conf。电路理论设计,2009年,pp.189 - 192。
- r . Dominguez-Castro s Espejo Rodriguez-Vazquezet al。”,一个0.8 -μm CMOS二维可编程序混合信号焦平面阵列处理器芯片上的二进制成像和指令存储,”IEEE j .固态电路,32卷,不。7日,第1026 - 1013页,1997年7月。
- a . Zarandy a . Stoffels博通et al。”,实现二进制和灰度数学形态学在CNN通用机械,”IEEE反式。电路系统。我,45卷,不。2,第168 - 163页,1998年2月。
- A Lopich和p·杜德克SIMD视觉细胞处理器阵列芯片与异步处理能力,”IEEE反式。电路系统。我,卷。58岁的没有。10日,第2431 - 2420页,2011年10月。
- “类优化算法基于FPGA的中值滤波”,2010年国际会议上机器视觉和人机界面。
- 拉胡尔Gaurav“世界上数学形态学的角度的图像”研讨会空间信息检索、分析,推理和造型ISI-DRTC, 2009年3月。
- 动态可重构计算”由本杰明·c·布罗迪和罗杰9日军事和航天可编程逻辑设备的国际会议,2006年9月。
- h . j .公园,j . k . b . Kim h·金et al。”,一个新颖的运动检测定位设备使用二进制CMOS图像传感器,”Proc, IEEE Int。电脑。电路系统。,2007年5月,页837 - 840。
- w .苗族,问:林,wet al。,“一个可编程的SIMD视觉芯片的实时视觉应用,”IEEE j .固态电路,43卷,不。6日,页。1470 - 1479年,2008年6月。
- j . w . Chan, t·陈et al。,“高效视觉监测网络,内容分析引擎”IEEE反式。电路系统。视频抛光工艺。,19卷,不。5、2009年5月,页693 - 703。
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