☆☆FPGA图像处理算法开发学习教程——总目录

基于FPGA的图像处理核心是通过硬件并行架构实现高速实时的图像信号处理,其内容包括:
1.图像预处理(基础环节)
图像采集与格式转换:对接摄像头(如CMOS/CCD)的RAW数据,完成拜耳阵列(Bayer)插值、YUV/RGB/灰度图格式转换,同时处理数据对齐与时序同步。
降噪与增强:实现均值滤波、中值滤波、高斯滤波等降噪算法,去除椒盐噪声、高斯噪声;通过直方图均衡化、对比度拉伸提升图像细节,适配不同光照环境。
几何校正:处理图像畸变(如桶形畸变、枕形畸变)、缩放(插值算法)、旋转、裁剪,确保图像几何精度,满足后续处理需求。
形态学处理:腐蚀,膨胀等。
2.图像分割与特征提取(关键中间环节)
阈值分割:通过全局阈值(如Otsu算法)或局部阈值,将图像划分为前景与背景,适用于目标与背景对比明显的场景(如文字识别、零件检测)。
边缘检测:用Sobel、Prewitt、Canny算子提取图像边缘,FPGA 通过并行计算提升边缘检测速度,为目标轮廓识别奠定基础。
特征提取:提取图像的纹理特征(如LBP算法)、形状特征(如面积、周长、圆心坐标)、角点特征(如 Harris 角点检测),支撑后续目标识别与匹配。
3.目标识别与跟踪(高级应用环节)
模板匹配:通过滑动窗口算法,将输入图像与预设模板对比,实现特定目标的快速定位(如工业场景中的零件匹配、安防中的人脸初步检测)。
机器学习加速:部署轻量级神经网络(如CNN、YOLO-tiny)的硬件加速,完成目标分类与识别,FPGA 通过并行计算单元提升神经网络前向推理速度,降低延迟。
目标跟踪:基于帧间差分、卡尔曼滤波等算法,实时跟踪运动目标(如视频监控中的行人跟踪、自动驾驶中的车辆跟踪),保障目标连续识别。
4.图像压缩与传输
压缩编码:实现JPEG、JPEG2000、H.264/H.265等压缩算法,通过离散余弦变换(DCT)、熵编码等硬件模块,降低图像存储与传输带宽需求。
传输接口适配:对接HDMI、GigE Vision、Camera Link 等接口协议,完成处理后图像的实时传输或存储,适配工业相机、显示设备等终端。
在本课程中,我们将从基础开始,逐渐深入学习FPGA图像处理的完整开发过程。
目录
📚 第1章·基于FPGA的图像形态学处理学习教程【包含完整程序和操作讲解视频】
