01
Vitis开发环境搭建
Vitis统一软件平台概述 · 安装Vitis和XRT · 配置FPGA开发板 · 验证环境
环境入门
02
FPGA基础与图像处理概述
FPGA架构简介 · 图像处理在FPGA中的优势 · 像素与帧 · 色彩空间基础
基础概念
03
Vitis项目创建与工程结构
创建Vitis平台工程 · 创建应用工程 · 理解目录结构 · 编译与下载流程
项目流程
04
AXI4-Stream接口详解
AXI4-Stream协议基础 · TVALID/TREADY握手 · 数据包格式 · 在Vitis中配置IP
接口协议
05
VDMA（视频直接内存访问）原理
VDMA IP核介绍 · 读/写通道 · 帧缓冲机制 · 同步锁存模式
VDMA存储
06
图像采集硬件链路设计
摄像头接口（MIPI/并行） · Sensor配置 · ISP流水线概述 · 从Sensor到DDR的数据流
硬件链路
07
Vitis图像采集库（OpenCV for Vitis）
OpenCV在Vitis中的移植 · 核心数据结构（Mat） · 图像读写函数
OpenCV库
08
第一个图像采集程序
初始化VDMA · 配置摄像头 · 采集一帧图像 · 保存到文件
实战采集
09
图像显示与回放
HDMI输出IP配置 · 帧缓冲切换 · 显示驱动开发 · 实时显示采集图像
显示HDMI
10
图像预处理——灰度化
灰度化算法原理（加权平均法） · Vitis HLS实现 · 与OpenCV对比验证
预处理HLS
11
图像预处理——高斯滤波
高斯滤波原理 · 二维卷积实现 · 边界处理 · 性能优化
滤波卷积
12
图像预处理——边缘检测（Sobel）
Sobel算子原理 · 梯度计算 · 非极大值抑制 · Vitis实现
边缘Sobel
13
图像预处理——二值化与形态学
全局阈值与自适应阈值 · 腐蚀与膨胀 · 开闭运算
二值化形态学
14
多帧图像采集与缓存
多帧缓冲机制 · 帧同步 · 乒乓操作 · DDR带宽分析
缓存乒乓
15
图像采集性能优化
流水线并行 · 数据分块处理 · DMA传输优化 · 时钟域交叉
优化性能
16
色彩空间转换（RGB↔YUV）
转换公式推导 · 定点数实现 · 查表法优化 · Vitis HLS代码
色彩YUV
17
直方图均衡化
直方图统计 · 累积分布函数 · 映射表生成 · 硬件加速实现
直方图增强
18
图像缩放（双线性插值）
插值算法原理 · 坐标映射 · 边界处理 · Vitis实现
缩放插值
19
图像旋转与仿射变换
变换矩阵 · 反向映射 · 插值选择 · 性能考量
几何仿射
20
ROI（感兴趣区域）提取
ROI定义 · 坐标计算 · 数据裁剪 · 在VDMA中实现
ROI裁剪
21
图像叠加与Alpha混合
Alpha混合公式 · 前景背景处理 · 硬件流水线设计
混合叠加
22
摄像头参数动态配置
I2C协议基础 · Sensor寄存器读写 · Vitis中实现控制逻辑
I2C配置
23
多摄像头同步采集
多路VDMA配置 · 同步触发机制 · 时间戳对齐 · 数据融合
多路同步
24
图像采集系统调试技巧
ILA（集成逻辑分析仪）使用 · Vitis Analyzer · 常见问题排查
调试ILA
25
性能测量与瓶颈分析
帧率测量 · 延迟分析 · 资源利用率 · 功耗评估
性能分析
26
基于Vitis AI的图像分类
Vitis AI简介 · 模型量化 · DPU部署 · 实时分类演示
AI分类
27
基于Vitis AI的目标检测
YOLO模型移植 · 后处理加速 · 检测结果显示
检测YOLO
28
图像采集系统集成测试
硬件在环测试 · 自动化测试脚本 · 压力测试
测试集成
29
项目实战：智能相机原型
需求分析 · 系统架构 · 模块划分 · 集成调试
项目实战
30
课程总结与进阶方向
知识体系回顾 · 常见设计模式 · 学习资源推荐 · 未来趋势
总结进阶