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拉普拉斯算子的FPGA实现方法

2010-02-27 23:14:03 来源:作者:现代电子技术 毛伟民 赵勋杰 李明 王海燕 关键字: 拉普拉斯算子 FPGA QuartusⅡ

  使用可编程多路并行加法器Parallel_add宏功能模块时,可以自由设计输入数据位宽,累加数据个数,定义累加输入数据类型,定义时钟控制端口,增加异步清零端口等,能快速便捷地生成所需的加法器模块。为了实现卷积运算中的加权和运算,宏功能模块生成的3个乘加器,每个乘加器包含3个乘法器和1个加法器,如图4所示。图像数据从dataa依次输入,数据分别与固定的模板系数datab_0,datab_1,datab_2相乘。在该实验中,使用Verilog HDL语言为各datab设值,各值分别对应模板中的权值,并将结果送给加法器完成加法运算。

  当采用3个这样类似的Altmult_add模块并联时,便可实现Laplacian算子的运算。

  完成图像卷积后需要对结果进行处理,以防止结果出现负值或超过255范围。使用QuartusⅡ提供的Lpm_abs宏功能模块计算绝对值,可以解决出现负值问题,而对超过255的值则均设定为255。

  另外,自定义模块如图5所示,将它存于自定义宏功能库中,在以后的设计时,只需修改相关参数即可方便的调用。

  2.3 实验结果

  图6(a)为一幅256×256的原始图像,(b)为采用Matlab的Laplacian算子进行滤波的结果,(c)为采用本文设计的Laplacian算子得到的结果。比较图6(b)和(c)可以看出,该硬件算法取得了较好的效果。

  3 结 语

  这里利用QuartusⅡ软件提供的宏功能模块,通过配置调用的宏功能模块来实现Laplacian算子,该方法既避免了自己编写大量程序代码的繁琐,又获得较好的实现结果。最后通过与Matlab仿真结果相比较,证明了该设计的有效性。该设计方法方便、快捷,可以推广到其他类型的模板设计中。 (发布者:chiying)


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