利用FPGA的高性能向导滤波器设计

向导滤波器是近几年出现的一种边缘保持的滤波算法,在图像平滑、细节增强、去雾等方面已有广泛应用。提出了一种单图像向导滤波器的VLSI结构,整个设计采用全流水线结构,不需要任何片外存储器,且实现了图像尺寸、滤波窗口大小等参数的灵活在线调整。实验结果表明,该结构的逻辑资源和内存需求较低,低端FPGA即可满足要求,在Altera的Cyclone III系列FPGA上每秒可处理100帧1 024×1 024的图像,完全满足实时处理的要求。因此,所提出的结构既可为PC机提供硬件加速,也可用于嵌入式系统的前端,实现各种实时图像处理功能。

FPGA设计中状态机安全性研究

为了能完善解决基于FPGA设计中出现的状态机"跑飞"现象的问题,本文通过全面剖析该现象的实质,分析了该现象产生的根本原因,总结了导致其产生的两个直接原因,针对这些原因总结了解决该问题的若干种方法,概括为两类:事先预防和事后保护;并通过实验剖析了Quartus II中安全状态机的本质和它的实现方法。安全状态机只是事后保护方法中一种。必须将事先预防和安全状态机结合起来,才能达到妥善解决状态机"跑飞"问题的目的。

高性能交通标志检测模块的VLSI结构设计（英文）

交通标志检测是驾驶辅助系统的重要功能,但对实时性极高的要求使其非常具有挑战性。提出了一种高性能禁令标志检测模块的VLSI结构,并在FPGA平台上完成了实现和验证。该结构的基本原理是同时利用颜色与形状特征,在图像的红色边缘位图中采用圆霍夫变换检测圆形。通过挖掘圆霍夫变换的局部特性,所提出的结构在内存占用方面显著低于常规结构。所有半径同时投票的设计使FPGA的逻辑单元和内存的并行性得以充分发挥。该结构在Altera公司的EP3C55F484C6型FPGA上进行了验证,其最大可运行频率达到122 MHz,且资源占用在可接受范围内。实验结果表明:该结构的吞吐量达到115 M像素/s,且对低光照条件、局部遮挡、多标志相连和相似背景颜色等不利条件具有良好的适应能力。