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基于DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的小波圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：介紹了一種基于DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的小波圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以高性能數(shù)字信號(hào)處理器ADSP—BF535作為核心，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)字圖像處理。
關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理FPGA圖像處理小波變換

小波分析是近年迅速發(fā)展起來的新興學(xué)科，與Fourier分析和Gabor變換相比，小波變換是時(shí)間(空間)頻率的局部化分析，它通過伸縮平移運(yùn)算對(duì)信號(hào)逐步進(jìn)行多尺度細(xì)化，最終達(dá)到高頻處時(shí)間細(xì)分和低頻處頻率細(xì)分，能自動(dòng)適應(yīng)時(shí)頻信號(hào)分析的要求，從而可聚焦到信號(hào)的任意細(xì)節(jié)．解決了Fourier分析不能解決的許多問題。目前許多小波算法的軟件實(shí)現(xiàn)已經(jīng)很成熟了，但是很難達(dá)到實(shí)時(shí)性的效果。而在硬件方面，隨著數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列器件(FPGA)的發(fā)展，采用DSP+FPGA的數(shù)字硬件系統(tǒng)顯示出其優(yōu)越性，可以把二者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，兼顧速度和靈活性，因此DSP+FPGA結(jié)構(gòu)正愈來愈得到人們的重視，應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越廣泛。DSP+FPGA系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活，有較強(qiáng)的通用性，適合于模塊化設(shè)計(jì)，從而能夠提高算法效率；同時(shí)其開發(fā)周期較短，系統(tǒng)容易維護(hù)和擴(kuò)展，適合實(shí)時(shí)信號(hào)處理。所以本文介紹的系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是基于DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的小波圖像處理系統(tǒng)。

1 圖像處理系統(tǒng)的組成
1．1 系統(tǒng)整體硬件構(gòu)架
DSP+FPGA系統(tǒng)的核心由DSP芯片和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA以及外圍的輔助電路，如存儲(chǔ)器、先進(jìn)先出(FIFO)器件及Flash ROM等組成。外圍電路輔助核心電路進(jìn)行工作。DSIP和FPGA各自帶有RAM，用于存放處理過程所需要的數(shù)據(jù)及中間結(jié)果。Flash ROM中存儲(chǔ)DSP執(zhí)行程序和FPGA的配置數(shù)據(jù)。FIFO器件則用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理中常用的一些操作，如延時(shí)線、順序存儲(chǔ)等。系統(tǒng)方案考慮了系統(tǒng)處理的實(shí)時(shí)性、硬件系統(tǒng)的規(guī)模及系統(tǒng)調(diào)試的難度等因素，其整體框架如圖l所示。

1．2 處理器簡(jiǎn)介
ADSP-BF535(簡(jiǎn)稱BF535)是美國AD公司和Intel公司于2001年底聯(lián)合推出的一款定點(diǎn)DSP