用CPLD實(shí)現嵌入式平臺上的實(shí)時(shí)圖像增強

作者：時(shí)間：2010-12-03 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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然后開(kāi)始下一個(gè)點(diǎn)的運算

2.3 硬件實(shí)現的邏輯結構

用CPLD實(shí)現該算法所采用的邏輯結構如圖3所示

其中加模塊實(shí)現25;Pi,j運算,生成9位的運算結果交給減模塊;減模塊在EXCLK的第二和第三個(gè)時(shí)鐘分別讀入Pi-1,j和Pi,j-1進(jìn)行減法運算,并把結果存回result寄存器由于兩次減法在時(shí)間上是錯開(kāi)的,因此只需要一個(gè)減法器就夠了,節約了內部資源

圖3中的脈沖計數器是一個(gè)模4計數器,所有的讀寫(xiě)時(shí)序和運算時(shí)序都由它控制數據通道切換模塊控制流入result寄存器的數據流,在第一個(gè)EXCLK時(shí)鐘讓加法器的結果進(jìn)入result,其余的時(shí)間都讓減法器的結果進(jìn)入result兩個(gè)選通邏輯模塊對EXCLK起門(mén)控作用,選通邏輯1允許第1個(gè)和第2 個(gè)時(shí)鐘通過(guò),用來(lái)鎖存從SRAM讀入的數據;選通邏輯2允許第123個(gè)時(shí)鐘通過(guò),用來(lái)鎖存三次運算的結果

SRAM的讀寫(xiě)操作由地址發(fā)生器和讀寫(xiě)控制模塊共同實(shí)現由于四次讀寫(xiě)操作的地址都不同,且不連續,無(wú)法用普通的地址計數器實(shí)現這里采用地址計數器加偏移的相對尋址法,具體結構如圖4所示

地址計數器中保存Pi,j的地址,它由cmos clk作為時(shí)鐘實(shí)現累加;偏移地址則由脈沖計數器模塊控制,分別選擇P′i,j-1Pi-1,jPi,j-1和Pi,j的偏移地址;最后做減法運算得到絕對地址送到SRAM

通過(guò)上述設計和優(yōu)化,完全可以在結構和功能都比較簡(jiǎn)單的CPLD上實(shí)現實(shí)時(shí)的圖像增強處理

由于采用了改進(jìn)的圖像增強算法,在處理窄頻帶的圖像時(shí)收到了非常好的效果,部分測試結果如圖5所示

與傳統的處理方法相比,改進(jìn)后的算法對圖像的均衡效果更為明顯一些,而且由于展寬了頻帶,圖像的細節更加豐富,圖像更加明艷和清晰
以上算法都在CPLD上實(shí)現,并沒(méi)有占用DSP的處理時(shí)間,因而節省了大量的運算時(shí)間筆者做過(guò)一個(gè)實(shí)際測試,在100MHz主頻的E1 DSP上用C編程實(shí)現一幀640 480 RGB圖像的增強算法大約需要100ms(如果用匯編語(yǔ)言編程或對程序作優(yōu)化可使性能提高一些),而且要占用大量存儲資源這樣的運算速度只適合靜止圖像的處理所以,如果不做簡(jiǎn)化處理或采用更高性能的DSP,根本無(wú)法做到實(shí)時(shí)處理由此可見(jiàn),采用硬件處理的方法可以極大地提高系統的總體性能

綜上所述,在擁有DSP的嵌入式平臺上使用CPLD實(shí)現改進(jìn)的圖像增強算法是可行的,對于實(shí)時(shí)的圖像處理是一種高效的解決方法