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基于SOPC视频降噪系统的研究与设计

作　者: 侯小凤
导　师: 梅大成
学　校: 西南石油大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 视频处理系统 FPGA SOPC 小波滤波器 VGA控制器 SOPC Builder
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 37次
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内容摘要


随着计算机与通信领域的迅速发展,多媒体技术日渐成熟,其中又属视频处理系统运用的最为广泛。由于视频图像在采集和传输过程中常受到噪声的干扰,因此,如何降低视频图像中的噪声是现今视频处理系统研究的一个重要方向。通过研究现有的视频处理模型以及降噪算法,确定了本文的最佳降噪方案,即以FPGA和SOPC技术为支撑,选用热门的小波滤波器实现视频降噪。论文首先阐述了视频降噪系统的国内外发展现状,接着介绍了FPGA技术、SOPC技术和相关的视频基础知识,重点研究了小波变换理论以及去噪原理,并对视频图像信号以及噪声信号进行了数学建模,分析了影响小波去噪效果的因素。根据课题要求对系统做了总体设计和详细设计,主要完成了视频采集模块、小波滤波器模块、色彩转换模块以及VGA控制器模块的设计。利用SOPC Builder创建并集成了系统,在系统硬件平台上完成了软件开发。最后通过对系统的调试和仿真,得出了实验的结果,发现通过小波滤波后的图像比被噪声干扰的图片要清晰,编写应用程序,计算出原始视频信号与降噪后视频信号的信噪比与均方根误差,经过比较,可以看出降噪后的视频信号的信噪比值较大,均方根误差较小。从而证明了该系统具有一定的视频降噪效果。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章 绪论  7-9
  1.1 课题背景和意义  7
  1.2 国内外发展现状  7-8
  1.3 论文的主要工作和结构安排  8-9
第2章 相关理论知识  9-21
  2.1 FPGA技术  9-11
    2.1.1 FPGA的构成  9-10
    2.1.2 FPGA的特点  10-11
    2.1.3 硬件描述语言  11
  2.2 基于FPGA的IP核设计技术  11-12
    2.2.1 IP核的分类  11-12
    2.2.2 IP软核的设计流程  12
  2.3 SOPC技术  12-18
    2.3.1 SOPC的构成方案  12-14
    2.3.2 NIOSⅡ处理器简介  14-15
    2.3.3 基于FPGA的SOPC设计流程  15-16
    2.3.4 SOPC的硬件设计过程  16-17
    2.3.5 SOPC的软件开发  17-18
  2.4 视频处理基础  18-21
    2.4.1 视频原理  18
    2.4.2 视频格式  18-21
第3章 小波变换理论及去噪原理  21-29
  3.1 小波变换理论  21-24
    3.1.1 连续小波变换  21-22
    3.1.2 离散小波变换  22
    3.1.3 MALLAT算法  22-24
  3.2 小波去噪原理  24-26
    3.2.1 视频信号中噪声来源  24-25
    3.2.2 系统的数学建模  25
    3.2.3 小波分析用于视频降噪的过程  25-26
  3.3 影响小波去噪效果的因素  26-29
    3.3.1 小波基的选取  26-27
    3.3.2 阈值的确定  27
    3.3.3 阈值的处理  27-28
    3.3.4 判断去噪效果的参数  28-29
第4章 视频降噪系统的软硬件研究  29-34
  4.1 视频降噪系统的硬件结构研究  29-32
    4.1.1 基于ARM与FPGA的视频降噪系统设计  29-30
    4.1.2 基于DSP与FPGA的视频降噪系统设计  30-31
    4.1.3 基于SOPC与FPGA的视频降噪系统的设计  31-32
  4.2 视频降噪的算法研究  32-34
    4.2.1 均值滤波  32-33
    4.2.2 中值滤波  33
    4.2.3 小波滤波  33-34
第5章 视频降噪系统的设计实现与仿真  34-52
  5.1 系统总体设计  34-36
  5.2 系统硬件设计  36-50
    5.2.1 视频采集模块的实现  36-38
    5.2.2 小波降噪的FPGA实现  38-42
    5.2.3 色彩空间的转换  42-44
    5.2.4 RGB FIFO接口设计  44-45
    5.2.5 存储器设计  45-46
    5.2.6 VGA控制器的设计  46-49
    5.2.7 视频编码器模块  49-50
  5.3 系统软件设计  50-52
第6章 视频降噪系统的集成与结论  52-56
  6.1 系统集成与结果分析  52-54
  6.2 结论与展望  54-56
致谢  56-57
参考文献  57-60
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  60

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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