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红外小目标检测多级滤波算法的ASIC实现

作　者: 孙剑伟
导　师: 陈朝阳
学　校: 华中科技大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 多级滤波专用集成电路小目标检测可综合设计静态时序分析
分类号: TP274.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

红外图像小目标检测多级滤波算法通过改变基本滤波模板级数,获得不同带宽的滤波模板,达到同时检测大小不同小目标的能力。本文在详细论述多级滤波算法的基础上,提出多级滤波算法的整体结构。根据外部系统要求,提出多级滤波芯片的设计需求和典型应用,详细论述了体系结构内部实现机制。采用1×3 基本滤波模板,通过级连构成1×5 和1×7 两种滤波模板;多分辨率高斯金字塔处理使算法可以处理较大小目标,同时在前级处理阶段可以有效地弱化目标和噪声;数据路径由三路并行数据通道构成,对应检测3×3、5×5 和7×7三种小目标;每路数据通道采用流水线结构,其中乘法电路由移位相加电路构成以提高运算速度;采用定点运算,计算精度为8 位二进制小数,可处理位宽为8-16 位的数据。本文重点讲述了数据路径的实现方法;围绕提高精度问题展开详细讨论并提出解决方案;详细讲述了FIFO 状态机和各个状态的输入和输出信号。采用面向可综合的寄存器传输级设计方法完成电路设计;通过了功能仿真,并进行了详细地误差分析;逻辑综合过程讲述了综合中涉及到的有关概念、环境设置、约束设置;静态时序分析比较了两个STA 阶段的不同;简单介绍了物理设计的基本过程,特别对涉及多个时钟网络的分配问题提出了有效地解决方案。涉及到的多级滤波芯片指标:吞吐量5M-10M 像素/秒;主频50MHz;支持128×128/256×256/320×240 三种帧格式的图像数据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题背景和意义  8-9
  1.2 集成电路发展现状  9-13
  1.3 论文结构  13-14
2 多级滤波算法研究  14-28
  2.1 多级滤波算法的提出  14
  2.2 模型的建立和分析  14-16
  2.3 多级滤波原理  16-21
  2.4 多级滤波器的改进  21-24
  2.5 多级滤波与其他滤波结构比较  24-28
3 系统体系结构设计  28-54
  3.1 多级滤波芯片的设计需求和应用方案  28-31
  3.2 数据通道设计  31-34
  3.3 提高数据通道的精度  34-44
  3.4 两种滤波器内部字长的确定  44-47
  3.5 FIFO的设计  47-48
  3.6 时钟产生器和控制器设计  48-54
4 多级滤波电路的实现  54-76
  4.1 面向可综合的RTL设计  54-59
  4.2 功能仿真  59-60
  4.3 芯片模块综合设计  60-67
  4.4 静态时序分析  67-70
  4.5 物理设计  70-75
  4.6 门级仿真  75-76
5 结论  76-78
  5.1 工作总结  76
  5.2 论文创新之处  76-77
  5.3 对研究工作的展望  77-78
致谢  78-79
参考文献  79-82
附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文  82-83
附录2 综合电路图  83-85

红外小目标检测多级滤波算法的ASIC实现

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