基于FPGA的圖像處理加速研究的中期報(bào)告一、研究背景和意義在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中，圖像處理技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，尤其在工業(yè)控制、模式識別、醫(yī)學(xué)圖像處理、智能交通等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，圖像處理技術(shù)既具有高速，高精度和高復(fù)雜度的特點(diǎn)，也有較高的實(shí)時(shí)性和可靠性等實(shí)際需求。而FPGA作為快速可編程電路的代表，因其具有高度可定制性、高并行性、低功耗等特點(diǎn)，已成為實(shí)現(xiàn)高速、低延遲和高精度圖像處理的重要技術(shù)手段。因此，基于FPGA的圖像處理加速技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。二、目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)外已有了大量關(guān)于基于FPGA的圖像處理加速技術(shù)的研究，主要包括基于IPCore設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)、采用并行計(jì)算的研究、應(yīng)用高級語言描述語言（例如Verilog和VHDL）進(jìn)行開發(fā)的技術(shù)等等。其中，國外研究相對較為成熟，例如美國的Xilinx公司通過FPGA的并行計(jì)算能力和可片上編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一系列圖像處理算法，例如濾波、邊緣檢測等技術(shù)，并開發(fā)了相應(yīng)的軟件開發(fā)套件，如XilinxISE和ISEDesignSuite。而在國內(nèi)，部分高校和企業(yè)也開展了相關(guān)的研究工作，例如北京郵電大學(xué)和清華大學(xué)等在基于FPGA的圖像處理加速技術(shù)方面的研究已經(jīng)初具規(guī)模，并取得了一定的成果。三、研究內(nèi)容本研究的重點(diǎn)是基于FPGA的圖像處理加速技術(shù)的研究，具體內(nèi)容包括：（1）基于Xilinx的FPGA硬件平臺，選擇適合的開發(fā)工具，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一些基本的圖像處理算法（如濾波、邊緣檢測、霍夫變換等）模塊；（2）優(yōu)化和并行化設(shè)計(jì)，通過自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分配算法，增強(qiáng)圖像處理的并行處理能力，提高計(jì)算效率和吞吐量；（3）測試驗(yàn)證，通過大量的實(shí)驗(yàn)和測試，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的圖像處理算法模塊的正確性和穩(wěn)定性，并比較各種算法的處理效率。四、研究計(jì)劃本研究的具體時(shí)間計(jì)劃如下：（1）前期準(zhǔn)備（2018.01-2018.04）：綜合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、分析項(xiàng)目可行性、確定研究方案和開發(fā)平臺、選題審定等；（2）方案設(shè)計(jì)（2018.05-2018.07）：確定研究內(nèi)容、研究方法和技術(shù)路線，制定詳細(xì)的實(shí)施計(jì)劃和時(shí)間表，建立實(shí)驗(yàn)環(huán)境；（3）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（2018.08-2019.01）：完成系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)圖像處理算法模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，完成各種算法的調(diào)試和優(yōu)化；（4）實(shí)驗(yàn)測試（2019.02-2019.05）：選取典型的圖像處理算法，進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)測試，測試復(fù)雜度、精度和處理效率等指標(biāo)；（5）結(jié)果分析（2019.06-2019.09）：分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)所得結(jié)果，探討問題和改進(jìn)策略，撰寫論文和技術(shù)報(bào)告；（6）后期工作（2019.10-2020.01）：對研究成果進(jìn)行集成和優(yōu)化，完善相關(guān)技術(shù)文檔，準(zhǔn)備項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收。五、預(yù)期成果本研究預(yù)期的成果如下：（1）設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一系列基于FPGA的圖像處理算法模塊，包括濾波、邊緣檢測、霍夫變換等技術(shù)；（2）構(gòu)建一個(gè)高效、穩(wěn)定的基于FPGA的圖像處理加速平臺，具有高精度、高并行性和低功耗等特點(diǎn)；（3）深入研究并行計(jì)算等技術(shù)，提高算法的處理效率和吞吐量，對不同算法進(jìn)行比較、分析和測試；（4）開發(fā)一系列實(shí)用的圖