臺灣博碩士論文加值系統

隨著影像感測器和微處理器的發展，影像檢測系統逐漸應用在人類的生活中，都可以找到許多影像系統投入的例證，隨著製品日益精細，人眼辨識工作的可行性，都是可以預見的問題，進而促使業界開始重視以機械進行視覺辨識的解決方案。現今影像處理平台已發展到可自動偵測並紀錄圖像特徵，同時具備動作分析等功能，因此預期在影像應用上，最終也將以特徵比對或特徵演算結果做為檢測依據，也就是影像辨識。

本文貢獻為開發設計一遮罩式掃描影像處理晶片，以Xilinx Spartan3 FPGA為核心，配合現有的CMOS image Sensor取像模組， 直接對CMOS擷取出的影像資料，進行高速數位影像濾波，傳處理的二值化邊緣影像至下級處理器，達到完全的即時運算。

The main purpose of this paper is to develop a Mask-Scanning Structure for high speed image processing and implemented on Xilinx Spartan3 FPGA. It has pictures from CMOS image Sensor. The pictures can be processed by the high speed image filter that is coded in the chip. Because of the image processing chip, a binary edge image can be downloaded to next processer which has reached the real-time operating completely.

論文摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
圖目錄 vii
表目錄 x
縮寫及符號表 xi
一、 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 論文架構及說明 2
二、 研究背景 4
2-1 FPGA簡介 4
2-1-1 FPGA硬體架構說明 4
2-1-2 Xilinx Spartan3 FPGA規格 5
2-2 數位影像處理 10
2-2-1 灰階轉換 10
2-2-2 直方圖處理 11
2-2-3 數位影像濾波 13
2-2-4 形態學影像處理 17
2-2-5 細線化 19
2-3 DSP pipelining 21
2-3-1 Pipeline Stage 21
2-3-2 Pipeline Flushing 22
2-3-3 Pipeline設計 23
三、 系統架構 24
3-1 Mask Scanning for Image Processing IP設計 24
3-1-1 記憶體模組設計 25
3-1-2 並列傳輸介面模組設計 28
3-1-3 運算功能模組設計 29
3-1-4 系統狀態控制模組設計 30
3-2 ALU設計 32
3-2-1 線性濾波器 32
3-2-2 邊緣偵測濾波器 33
3-2-3 非線性濾波器～細線化 34
3-3 數位影像處理晶片 35
3-4 FPGA電路設計 36
3-4-1 FPGA核心硬體電路模組 36
四、 實驗數據與討論 39
4-1 數位影像處理實驗 40
4-1-1 模糊化 40
4-1-2 銳利化 41
4-1-3 邊緣搜尋 42
4-1-4 自動二值化 44
4-1-5 細線化濾波 45
4-2 運算速度比較 46
4-2-1 線性濾波 46
4-2-2 邊緣偵測 46
4-2-3 細線化 47
4-2-4 FPGA影像濾波運算速度 48
4-2-5 影像鑑別前處理 49
五、 結論與未來展望 50
5-1 結論 50
5-2 未來展望 50
參考文獻 51

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