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基于FPGA小波域维纳滤波去噪算法的研究

江陶  
【摘要】: 图像处理作为信号处理的重要组成部分,在信息社会中发挥着日益重要的作用。然而,图像通常会因采集或传送等诸多原因而受到噪声干扰。为了对图像进一步分析和处理,在图像预处理中就必须减小图像中的噪声。由于小波变换具有低熵性、多分辨率、去相关性等特点,近年来,采用小波变换进行图像去噪已表现出良好的工程应用前景。 本文首先介绍了小波变换的基本理论,多分辨分析的基本思想和维纳滤波的基本原理,小波去噪的基本方法。重点研究了小波阈值去噪法,将其与在均方误差意义上的最优滤波,即维纳滤波相结合,得到一种小波域维纳滤波去噪的方法。通过软件仿真表明该方法在白噪声下的去噪效果明显,保证了方法的有效性和可靠性。 基于以上的理论研究,开发了基于Xilinx公司Virtex4系列XC4VLX80芯片的FPGA硬件平台。根据去噪算法的特点,文中提出了相应的硬件结构,将算法分为5级流水线结构,包括输入、小波变换、维纳滤波、小波逆变换、输出,并通过外部存储器来实现各流水级之间的数据交换。5级流水线结构以1帧为时间标准,相对独立的进行各自的运算,从而避免了模块间的等待。文中对硬件各个模块设计进行了详细的介绍,提出了适合于工程实现的小波变换与逆变换硬件结构。FPGA开发用Verilog HDL语言编写硬件代码,并测试通过。 总体说来,本课题基于现有的理论发展,在充分理解相关理论的前提下,将主要精力集中于具体应用的研究与开发,并取得了一定的成果。


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