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硬件加速与FPGA图像处理实战

📚 共计 30 章节

FPGA基础与开发环境

FPGA芯片架构 · Verilog/VHDL基础 · Vivado环境搭建

入门硬件描述

组合逻辑与时序逻辑

基本门电路 · 触发器 · 寄存器 · 有限状态机

数字电路FSM

硬件加速核心概念

并行计算 · 流水线 · 数据流 · 吞吐量与延迟

加速原理架构

图像处理基础

数字图像表示 · RGB/YCbCr · 均值/高斯滤波

预处理色彩

FPGA图像采集接口

MIPI CSI-2 · DVP并行 · Sensor驱动 · 像素时钟

图像预处理模块

色彩空间转换 · 双线性插值 · 直方图均衡化

预处理插值

卷积运算加速

卷积核 · 滑动窗口 · Line Buffer · 乘加树

边缘检测加速

Sobel · Canny · 非极大值抑制硬件化

形态学运算加速

膨胀与腐蚀 · 开闭运算 · FPGA优化策略

形态学优化

图像滤波加速

中值滤波 · 双边滤波 · 引导滤波硬件实现

特征点检测加速

Harris角点 · FAST特征点 · 硬件加速架构

图像金字塔与多尺度处理

高斯金字塔 · 拉普拉斯金字塔 · 多级流水线

金字塔多尺度

帧差法与运动检测

背景建模 · 帧间差分 · 运动目标提取硬件

光流法加速

Lucas-Kanade · Horn-Schunck · FPGA并行

目标跟踪加速

KCF跟踪器 · 相关滤波 · FPGA实时跟踪

深度学习加速基础

CNN结构 · 卷积/池化硬件化 · 量化定点数

深度学习量化

FPGA神经网络加速器

脉动阵列 · 数据复用 · 权重存储优化

加速器脉动

YOLO目标检测加速

网络剪枝 · FPGA推理引擎 · NMS硬件实现

图像分割加速

U-Net · SegNet · 跳跃连接硬件设计

视频编解码加速

H.264/H.265帧内预测 · 运动估计 · 熵编码

视频编解码

JPEG编解码加速

DCT变换 · 量化表 · 霍夫曼编码FPGA

DDR内存控制器与数据搬运

AXI4协议 · DDR3/DDR4 · DMA引擎

高速串行接口

PCIe Gen3/4 · GigE Vision · Camera Link

多摄像头同步采集

多路MIPI聚合 · 帧同步 · 时间戳对齐

实时图像拼接

特征匹配 · 透视变换 · 融合算法加速

HDR图像合成

多曝光融合 · 色调映射 · FPGA实时处理

去雾算法加速

暗通道先验 · 大气光估计 · 透射率优化

去雾暗通道

超分辨率重建

SRCNN · ESPCN · 亚像素卷积FPGA

系统集成与调试

ILA逻辑分析仪 · HLS优化 · 功耗资源优化

综合项目实战

实时人脸检测与跟踪系统 · 算法到板级验证