基于FPGA的数字图像处理原理及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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牟新刚 著

图书标签:

• FPGA
• 数字图像处理
• 图像处理
• FPGA应用
• 数字信号处理
• 硬件加速
• 图像算法
• 嵌入式系统
• 可编程逻辑器件
• 图像系统

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121293351

版次：1

商品编码：12031785

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：452

字数：720000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书适用于需要利用FPGA进行图像处理和视频分析的学者和工程开发人员。

提供大量关于如何利用FPGA实现图像处理算法的实例及代码

内容简介

本书首先介绍FPGA程序设计和图像与视频处理的关键基础理论，然后通过实例代码详细讲解了如何利用FPGA实现直方图操作中的直方图统计/均衡化/线性拉伸/规定化、线性滤波器操作中的均值滤波器、Sobel算子(滤波、求模、求角度)、非线性滤波器操作中的排序类算法/形态学滤波、图像分割算法中的局部自适应分割/Canny算子等。本书在仿真测试部分设计了一种完善的通用测试系统，并利用此测试系统在每一章的仿真测试环节对所设计算法进行严格的测试和验证。本书在最后一章介绍了在视频处理领域常见的输入/输出接口。本书偏向于工程应用，在书中有大量关于如何利用FPGA实现图像处理算法的实例及代码，并对这些算法的原理及其实现过程、算法测试等做了详细的介绍，全部的算法都进行了仿真测试验证。本书提供实例的全部源代码，可登录以下网址免费获取：http：//www.hxedu.com.cn（华信资源教育网）。本书适用于需要利用FPGA进行图像处理和视频分析的学者和工程开发人员。读者需要具备一定的嵌入式设计及FPGA设计的基础知识，特别是Verilog语言的语法基础。

作者简介

牟新刚，武汉理工大学专职教师，主要从事图像处理、高速信号处理、并行计算、嵌入式系统设计等方面的研究工作

目录

目 录

第1章 图像处理基础 1
1．1 数字图像处理简介 1
1．1．1 图像采样 1
1．1．2 图像量化 2
1．1．3 数字图像处理 3
1．2 数字图像处理系统 4
1．2．1 图像处理系统构成 4
1．2．2 原始图像获取 6
1．2．3 图像传感器接口 16
1．2．4 图像处理流水线 17
1．2．5 图像与视频压缩 19
1．2．6 视频显示处理 26
第2章 FPGA与图像处理 32
2．1 使用FPGA的原因 32
2．2 FPGA技术优势 33
2．3 FPGA的发展历程 34
2．4 FPGA生产厂家及其产品 35
2．4．1 Altera 35
2．4．2 Xilinx 37
2．4．3 Lattice 37
2．4．4 Atmel 38
2．4．5 Actel 38
2．5 FPGA开发流程 38
2．5．1 FPGA设计方法 38
2．5．2 典型的FPGA开发流程 39
2．6 FPGA常用开发工具 44
2．6．1 代码输入工具 45
2．6．2 综合工具 46
2．6．3 仿真工具 47
2．6．4 实现与优化工具 47
2．6．5 EDA工具 48
2．7 FPGA图像处理的开发流程 49
2．7．1 需求分析及问题描述 49
2．7．2 软件算法设计及验证 50
2．7．3 硬件平台设计 51
2．7．4 FPGA映射 52
2．7．5 仿真及验证 54
第3章 FPGA编程语言 55
3．1 HDL语言简介 55
3．2 模块化设计 56
3．3 可移植性 57
3．4 不可移植性 61
3．5 测试逻辑 62
3．6 冗余逻辑 63
3．7 常用语法 63
3．7．1 参数化 63
3．7．2 条件编译 68
3．7．3 位宽匹配 69
3．7．4 二维数组 69
3．8 应用实例 70
3．8．1 信号边沿检测 70
3．8．2 多拍处理 72
3．8．3 图像行列计数 73
第4章 映射技术 77
4．1 系统结构 77
4．1．1 流水线设计 77
4．1．2 并行阵列 81
4．2 计算技术 82
4．2．1 算法转换 82
4．2．2 近似计算 83
4．2．3 增量更新 85
4．2．4 查找表 85
4．2．5 浮点计算 89
4．2．6 Cordic技术 96
4．3 存储器映射 103
4．3．1 帧缓存 104
4．3．2 行缓存 105
4．3．3 异步缓存 113
4．3．4 增加存储器带宽 114
4．3．5 存储器建模与仿真 115
4．4 其他设计技巧 116
4．4．1 合理处理参数 116
4．4．2 资源及模块复用 117
4．4．3 防止亚稳态 118
第5章 系统仿真 121
5．1 Modelsim使用基础 121
5．1．1 Modelsim简介 121
5．1．2 Modelsim图形界面及
仿真示例 122
5．1．3 使用脚本命令来加速
仿真 133
5．1．4 其他加速仿真的方法 136
5．2 视频图像处理仿真测试系统 136
5．2．1 仿真测试系统框架 136
5．2．2 视频时序模拟 137
5．2．3 视频捕获模拟 145
5．2．4 MFC程序设计 157
5．2．5 通用testbench 161
第6章 直方图操作 167
6．1 灰度直方图 167
6．2 直方图均衡化 169
6．3 直方图规定化 172
6．4 直方图拉伸 175
6．5 基于FPGA的直方图操作 179
6．5．1 FPGA直方图统计 179
6．5．2 FPGA直方图均衡化 192
6．5．3 FPGA直方图线性拉伸 203
第7章 线性滤波器 214
7．1 线性滤波 214
7．1．1 均值滤波 214
7．1．2 高斯滤波 216
7．1．3 Sobel算子 219
7．1．4 离散傅里叶变换 222
7．2 基于FPGA的均值滤波 227
7．2．1 整体设计与模块划分 227
7．2．2 子模块设计 228
7．2．3 Verilog代码设计 232
7．2．4 仿真与调试结果 243
7．3 基于FPGA的Sobel算子 247
7．3．1 整体设计与模块划分 247
7．3．2 Sobel模板计算电路 249
7．3．3 基于Cordic的坐标系转换
电路 251
7．3．4 Verilog代码设计 257
7．3．5 仿真与调试结果 274
第8章 非线性滤波器 280
8．1 统计排序滤波 280
8．2 基于FPGA的统计排序滤波器 282
8．2．1 并行全比较排序法原理 282
8．2．2 整体设计与模块划分 285
8．2．3 子模块设计 286
8．2．4 Verilog代码设计 288
8．2．5 仿真与调试结果 298
第9章 形态学滤波 303
9．1 形态学滤波简介 303
9．2 形态学滤波的基本应用 304
9．3 基于FPGA的Tophat滤波设计 311
9．3．1 顶层框架设计 311
9．3．2 子模块设计 312

9．3．3 Verilog代码设计 317
9．3．4 仿真及调试结果 337
第10章 图像分割 341
10．1 图像分割简介 341
10．2 基于阈值的分割 341
10．2．1 全局阈值分割 341
10．2．2 局部自适应阈值分割 344
10．3 基于边缘的分割 347
10．3．1 Canny算子 347
10．3．2 Canny算子的计算步骤 347
10．4 基于FPGA的局部自适应分割 356
10．4．1 算法转换 357
10．4．2 FPGA结构设计 358
10．4．3 子模块设计 359
10．4．4 Verilog代码设计 363
10．4．5 仿真与调试 371
10．5 基于FPGA的Canny算子设计 378
10．5．1 非最大值抑制电路设计 378
10．5．2 滞后阈值分割电路设计 381
10．5．3 Verilog代码设计 382
10．5．4 仿真调试结果 390
第11章 视频接口 391
11．1 视频输入接口 391
11．1．1 模拟视频输入 391
11．1．2 CameraLink接口 394
11．1．3　USB接口 399
11．1．4　FireWire接口 401
11．1．5 GigE Vision?接口 407
11．1．6 直接接口 410
11．2 视频输出接口 411
11．2．1 CVT标准 411
11．2．2 VGA 416
11．2．3 PAL 425
11．2．4 DVI/HDMI 433
参考文献 441

前言/序言

　　最近几年图像处理与机器视觉的发展非常迅速，图像处理领域也被认为是未来几十年最有前途的领域之一。
　　随着现代图像及视频处理技术的不断发展，人们对图像处理提出了新的要求，图像处理系统的硬件体积越来越小，实时性也越来越好。特别是最近几年，图像的分辨率和扫描频率都有了较大范围的提升，1080P分辨率的视频已经非常流行，2K甚至4K分辨率的图像也在火热发展中。目前比较火热的VR技术更是需要双通道的高分辨率、高扫描频率的视频数据及处理能力。
　　这些新的要求给之前的图像处理平台带来了严重的挑战，传统的图像处理技术主要基于软件平台，一般运行在Windows平台的PC上。虽然现代PC的主频较高，但是用软件的串行化处理方法进行图像处理的效率还是非常低的。例如，用PC处理一个比较复杂的高分辨率图像处理算法花费半个小时或更多时间也是常见的事情。然而，对于实时图像处理，例如实时跟踪和视频显示，这个处理速度是远远不够的。
　　正是由于这个原因，嵌入式图像处理技术得到了广泛的应用，一些带有图像视频处理组件的嵌入式处理器开始在图像处理领域大显身手，例如，TI公司生产的达芬奇系列的DSP。这些组件实际上是图像处理硬核，但是大部分是标准化接口的硬核，针对数字视频、图像采样处理、视觉分析等应用进行了剪裁和优化。对于一个特定的图像处理任务，需要利用其内部的处理器来进行串行化软件处理。多核处理器的发展使得多个图像处理任务可以同时执行，也大大提高了图像处理的实时性。尽管这些嵌入式处理器的发展加快了图像处理和视频分析的实际应用，但其本质上仍为软件处理的串行方式，难以满足通用图像处理中大数据量计算的需求。
　　随着成像传感器技术和信号处理技术的迅猛发展，图像的分辨率、帧频和像元有效位数越来越高，图像处理算法越来越复杂，图像处理结果的实时性要求越来越高，基于PC和DSP软件平台的图像处理系统已难以满足要求。由于图像处理算法天然的并行性，FPGA的加入给图像处理带来了新的活力，特别是针对图像处理底层一些并行特性的图像处理算法。例如二维卷积，FPGA可以保证在极低主频下得到比DSP平台快得多的处理速度，利用其流水线技术可以在每个时钟输出一个处理后像素。然而，FPGA并不适合进行串行化处理算法和部分其他的上层算法。因此，目前DSP+FPGA平台是图像处理平台的主流。此外，FPGA在一些低成本的机器视觉领域也得到了广泛的应用。例如，著者所在实验室研究的利用线列CCD和激光实现高精度位移测量项目，该项目利用FPGA实现CCD时序驱动、A/D转换和测量算法实现，并实现高速接口与上位机。
　　在FPGA上实现一个图像处理算法包括确定具体算法和对其进行并行性改造、将算法中计算和存储需求与FPGA内部可用资源相映射、将算法映射到硬件结构上等步骤。然而，目前只有很少的公开资料可供初学者学习该领域的知识，可以让初学者深入了解设计思路、过程、代码的文献资料更难找到。
　　为改变这一现状，本书从FPGA图像处理理论和分析入手，重点讲解图像处理算法移植到FPGA中的基本思路和方法，突出工程应用。每一章均附有C/C++实现代码，同时用循序渐进、自顶向下的方式设计FPGA算法模块，针对每一个模块设计了详细的实现框图，确保读者能理解算法设计的原理。此外，每个算法都配有Verilog实现方法，并给出仿真结果。本书还提出了一个通用的利用Modelsim和VS实现图像处理的仿真测试平台。
　　本书内容概述如下：
　　（1）第1～5章是基础章节，重点介绍数字图像处理和FPGA程序设计的基础知识。
　　第1章简单介绍了图像处理的基础知识，包括图像处理的发展现状，还地介绍了图像从获取到显示存储的基本流程。
　　第2章首先介绍了FPGA的发展现状，生产厂家及其开发流程。接着介绍了基于FPGA的图像处理的基本开发流程。
　　第3章主要介绍了在FPGA中应用的编程语言。本章并没有详细介绍Verilog语法，而是从工程应用的角度介绍常用的设计方法和实例。
　　第4章主要介绍了把软件算法映射到FPGA常用的技巧。首先介绍了应用较广泛的流水线设计方法，接着介绍了FPGA硬件计算技术，包括一些常用的计算转换、查找表、浮点计算、Cordic计算等方法。最后介绍了在图像处理中用途非常多的存储器映射，并提出了一些其他设计技巧。
　　第5章首先简要介绍了仿真测试软件Modelsim的使用，接着重点介绍了一个通用的视频图像处理仿真测试系统。这个测试系统包括完整的视频模拟、视频捕获，以及testbench设计，并结合基于MFC的VC上位机来实现测试系统的搭建。
　　（2）第6～10章主要介绍算法实现。
　　第6章介绍直方图操作，主要介绍几种常用直方图操作的FPGA实现：直方图统计、直方图均衡、直方图规定及直方图线性拉伸。
　　第7章介绍基于图像处理的线性滤波。首先，介绍了均值滤波算法、高斯滤波算法、Sobel算子及FFT等常见的几种线性滤波原理。其次，介绍了均值滤波算法和Sobel算子的FPGA实现。
　　第8章主要介绍基于图像处理的非线性滤波算法，包括排序滤波的基本原理及其FPGA实现方法。
　　第9章主要介绍基于图像处理的形态学滤波算法，包括形态学滤波的基本概念，包括形态学膨胀、形态学腐蚀、开运算及闭运算等。重点介绍了基于FPGA的Tophat滤波的原理及实现方法。
　　第10章主要介绍基于图像处理的常见的分割算法，包括全局阈值分割、局部自适应阈值分割及Canny算子。重点介绍基于FPGA的局部自适应阈值分割和Canny算子的设计与实现。
　　第11章主要介绍与视频和图像处理相关的输入/输出接口，包括CameraLink、火线接口、USB接口、千兆以太网等视频输入接口和CVT标准，以及VGA，PAL，DVI，HDMI等视频输出接口。其中，给出了VGA和PAL接口的Verilog代码实现。
　　为了确保读者能够快速地掌握FPGA图像处理设计方法，本书提供了算法章节的全部源代码。
　　本书由武汉理工大学机电工程学院牟新刚、周晓和郑晓亮合著，全书由牟新刚统稿。
　　本书参考了相关著作及资料的部分内容和图表，部分技术资料取材于互联网，在此对这些文献的作者一并表示谢意。尽管我们为编写本书付出了心血和努力，但仍然存在一些疏漏及欠妥之处，敬请读者批评指正。
　　著者
　　2016.5

现代通信系统中低功耗射频前端的设计与优化 内容简介 本书深入探讨了现代通信系统，特别是面向移动终端、物联网设备以及低功耗无线传感器网络等应用场景中，射频（RF）前端的设计挑战、关键技术与优化策略。在当前追求更高数据速率、更广通信范围以及极致功耗效率的时代背景下，射频前端作为无线通信链路的核心组成部分，其性能直接决定了整个系统的通信质量和能耗水平。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解低功耗射频前端设计的复杂性，并掌握实现高性能、低功耗目标的设计方法与实践技巧。 第一章 引言：低功耗射频前端在现代通信系统中的重要性 本章首先概述了现代通信系统的发展趋势，包括5G、Wi-Fi 6/6E、蓝牙低功耗（BLE）等新一代无线技术对射频前端提出的更高要求。重点阐述了功耗对于电池供电设备（如智能手机、可穿戴设备、物联网节点）的极端重要性，指出射频前端是移动设备的主要功耗来源之一。接着，系统性地介绍了射频前端的基本组成模块，包括低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）、混频器、滤波器、锁相环（PLL）频率合成器等，并简要说明了它们在信号发射和接收通路中的作用。最后，提出低功耗设计并非孤立的技术目标，而是需要与噪声系数、线性度、增益、带宽、阻抗匹配等其他关键性能指标进行权衡和协调，从而引出本书后续章节的深入探讨。 第二章 低功耗射频前端设计基础理论 本章聚焦于理解和量化功耗在射频电路设计中的影响。首先，详细推导了射频电路中主要的功耗产生机制，例如晶体管的静态偏置电流、开关损耗、驱动损耗以及无功损耗等。通过数学模型，阐明了不同电路拓扑结构和器件选择对整体功耗的影响。其次，深入分析了影响射频前端性能的关键参数，包括噪声系数（NF）、三阶交调截点（IP3）、第一阶交调截点（P1dB）、增益（Gain）、带宽（Bandwidth）等，并解释了这些参数与功耗之间的内在联系和权衡关系。例如，提高增益通常需要增加偏置电流，从而增加功耗；而追求高线性度（高IP3）往往也伴随着更高的功耗需求。本章还将介绍一些基本的功耗降低技术，如动态偏置技术、低压差分信号（LVDS）传输、以及利用CMOS工艺特性进行功耗优化的初步思路。 第三章 低噪声放大器（LNA）的低功耗设计与优化 LNA是接收通路的首级放大器，其性能直接决定了整个接收机的灵敏度和噪声性能。本章将重点研究LNA的低功耗设计技术。首先，分析了不同LNA拓扑结构，如共源共栅（Common-Source）、共栅（Cascode）、交叉耦合（Cross-Coupled）以及轭匹配（Gannet-style）等，在噪声系数、增益、线性度和功耗方面的特性对比。随后，详细探讨了实现低功耗LNA的多种策略，包括： 低静态电流设计： 如何在保证足够增益和噪声系数的前提下，尽量减小静态偏置电流。这可能涉及使用较小的晶体管尺寸、选择合适的偏置点以及优化沟道长度等。 匹配技术： 讨论了输入匹配和输出匹配对LNA性能和功耗的影响。研究了如何通过电感和电容的巧妙设计，在实现宽带匹配的同时，最小化无功损耗，提高效率。 噪声优化技术： 深入讲解了降低噪声系数的各种方法，例如引入噪声源的匹配（Noise Matching）、使用低噪声器件（如SiGe HBT, GaN HEMTs等，尽管本书侧重CMOS）以及采用级联式LNA设计。同时，也会分析如何在高阻抗区域实现低噪声，以降低功耗。 增益和线性度调控： 探讨了如何通过动态偏置、旁路电容或额外的衰减级等方式，在不同工作模式下（如高数据速率和低数据速率）动态调整LNA的增益和线性度，从而在保证通信质量的同时降低功耗。 第四章 功率放大器（PA）的低功耗与高效率设计 PA是发射通路的核心，其效率直接影响设备的续航能力和散热问题。本章将深入研究PA的低功耗和高效率设计。 PA工作模式与效率： 详细介绍了AB类、B类、C类、D类、E类、F类等不同PA工作模式的原理，分析了它们在效率、线性度、带宽和复杂性方面的优劣。重点关注线性度要求不高的D类、E类、F类等开关型PA，以及如何在CMOS工艺下实现这些高效率模式。 效率提升技术： 探讨了多种提高PA效率的方法，包括： 包络跟踪（Envelope Tracking, ET）： 介绍ET技术的原理，即根据输入信号的包络动态调整PA的偏置电压，以使其始终工作在效率最高的区域。分析ET系统的设计挑战，如驱动电路的带宽和时延。 包络补偿（Envelope Elimination and Restoration, EER）： 讲解EER技术，将PA的线性度和效率解耦，通过对PA的增益进行幅度调制来实现高线性度和高效率。 数字预失真（Digital Pre-distortion, DPD）： 尽管DPD通常在数字域实现，但其性能与PA的非线性度密切相关。本章会简要介绍DPD如何帮助PA在保持较高线性度的同时，允许PA工作在更接近饱和区，从而提高效率。 阻抗变换与匹配： 阐述了如何通过阻抗变换网络（ITN）将PA的输出阻抗匹配到负载，最大化输出功率和效率。讨论了基于史密斯圆图的匹配设计方法，以及针对宽带信号的匹配策略。 CMOS PA设计考量： 聚焦于使用CMOS工艺设计PA的独特挑战，如器件的击穿电压、寄生效应以及高频性能限制。介绍常用的CMOS PA拓扑结构，如单端PA、差分PA、多级PA以及基于GaN或SiGe的PA（作为对比和未来方向）。 热管理与功耗： 讨论了PA在高功率工作时产生的热量问题，以及有效的散热设计对于维持PA性能和寿命的重要性。 第五章 混频器、滤波器及频率合成器的低功耗设计 本章将聚焦于射频前端其他关键模块的低功耗设计。 低功耗混频器： 分析了不同混频器拓扑结构，如Gilbert单元混频器、MOSFET混频器、以及使用交叉耦合技术实现的低损耗混频器。探讨了如何通过减小本振（LO）信号的驱动幅度、优化器件尺寸和偏置电流来降低混频器的功耗，同时维持较低的噪声系数和混频损耗。 低功耗滤波器： 讨论了射频滤波器在功耗方面的考量，包括： 有源滤波器与无源滤波器： 对比了有源滤波器（如压控电容、振荡器）和无源滤波器（如LC滤波器、SAW滤波器、BAW滤波器）在功耗、插入损耗、选择性、集成度方面的差异。 CMOS集成滤波器： 探讨了在CMOS工艺中实现片上滤波器的挑战，如Q值低、寄生效应强等。介绍利用电感、电容网络以及主动器件补偿等方法来优化性能并控制功耗。 宽带与窄带滤波器： 分析了在不同带宽需求下，滤波器功耗设计的权衡，如如何设计既有足够带宽又保持低插入损耗的滤波器。 低功耗频率合成器（PLL）： 频率合成器为射频系统提供稳定的本地振荡信号，其功耗也是整体功耗的重要组成部分。本章将重点关注： PLL基本结构与功耗来源： 讲解了电荷泵（Charge Pump）PLL、整数分频/小数分频PLL的结构，以及其功耗主要来源于电荷泵电流、压控振荡器（VCO）的偏置电流等。 低功耗PLL设计技巧： 探讨了降低PLL功耗的方法，如减小电荷泵电流（同时需要权衡锁定时间和抖动）、优化VCO的设计以降低其功耗、使用低功耗分频器以及采用动态功耗管理技术（如在不需要快速锁定时降低偏置电流）。 晶体振荡器（XO）和压控振荡器（VCO）的设计： 简要分析了XO和VCO的功耗特性，以及如何选择适合低功耗应用的器件。 第六章 全集成射频前端（RFIC）的低功耗设计挑战与方案 随着半导体工艺的不断进步，将射频前端功能集成到单颗芯片（RFIC）成为主流趋势。本章将探讨RFIC设计中特有的低功耗挑战和解决方案。 工艺限制与低功耗： 分析了CMOS、SiGe BiCMOS等不同工艺在RFIC低功耗设计中的优势和劣势。例如，CMOS工艺的低漏电特性使其在低功耗方面有优势，但其高频性能和Q值较低。 模块间干扰（MII）与功耗： 详细讨论了RFIC内部不同模块（如LNA、PA、混频器、ADC/DAC等）之间的相互干扰，以及如何通过布局、屏蔽、差分信号传输等技术来减小干扰，同时避免额外的功耗损耗。 电源管理单元（PMU）集成： 介绍了PMU在RFIC中的重要性，包括低压差分（LDO）稳压器、开关模式电源（SMPS）等，它们如何为各个RF模块提供稳定但低功耗的电源，并实现动态电压和频率调节（DVFS）。 信号处理与功耗： 探讨了如何在数字信号处理（DSP）和模拟前端之间进行功耗权衡。例如，将部分信号处理任务转移到数字域（如使用更高效的ADC/DAC）可以减轻模拟前端的功耗负担，但也增加了数字电路的功耗。 多标准/多频段RFIC的功耗管理： 针对支持多种通信标准（如LTE, Wi-Fi, Bluetooth）和多个频段的RFIC，提出了动态配置和功耗优化方案，如选择性地启用或禁用某些模块，调整工作模式，以及采用灵活的架构设计。 第七章 低功耗射频前端的测试与验证 本章关注低功耗射频前端的设计完成后，如何进行有效的测试和验证，以确保其性能和功耗指标满足设计要求。 功耗测量技术： 详细介绍各种功耗测量方法，包括使用高精度万用表、数字示波器、电源分析仪以及专门的射频功耗分析工具。讨论了在不同工作状态下（如待机、接收、发射、不同数据速率）的功耗测量策略。 关键性能参数测试： 介绍射频前端关键性能参数（噪声系数、IP3、P1dB、增益、S参数、相位噪声、抖动等）的标准测试方法和仪器。 低功耗设计验证： 强调了功耗测试的重要性，并提出了验证设计是否真正实现了低功耗目标的具体方法。这包括与仿真结果的对比、在实际应用场景下的功耗评估以及长期运行的稳定性测试。 故障注入与鲁棒性测试： 讨论了如何通过故障注入等方法来测试射频前端在各种环境条件下的鲁棒性，以及这些测试如何与功耗表现联系起来。 第八章 低功耗射频前端的未来发展趋势 本章展望低功耗射频前端设计的未来发展方向，以及新兴技术对其的影响。 先进的半导体材料与器件： 探讨了如III-V族半导体（如GaN, InP）在更高频率和更高效率方面的潜力，以及它们与CMOS工艺的协同设计。 人工智能（AI）在射频设计中的应用： 讨论了AI和机器学习在电路性能预测、功耗优化、自适应偏置以及自动测试等方面的应用前景。 新的通信技术与标准： 展望了6G、太赫兹通信、以及更高级的物联网通信协议对射频前端提出的新挑战和机遇。 可持续性设计： 强调了在设计过程中对环境可持续性的考量，包括材料的选择、能源效率的提升以及电子垃圾的减少。 本书内容全面，理论与实践相结合，旨在为从事射频集成电路设计、通信系统工程、以及对无线技术感兴趣的读者提供宝贵的知识和参考。通过对书中内容的学习和理解，读者将能够更有效地设计和优化面向未来的低功耗、高性能射频前端系统。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一直觉得FPGA在数字图像处理领域的应用是一个既有挑战又充满吸引力的方向。这本书恰恰精准地抓住了这一点。在中间的章节，作者深入探讨了FPGA在图像处理中的核心优势，比如其高度的并行处理能力和灵活的硬件可重构性，以及如何利用这些特性来实现更高效、更实时的图像处理系统。我印象特别深刻的是关于傅里叶变换和离散余弦变换（DCT）在FPGA上的实现，这部分内容写得非常详尽，不仅讲解了算法原理，还详细分析了如何在FPGA上进行硬件架构设计，包括流水线技术、资源优化等等。作者甚至还提到了如何处理数据精度问题，以及在有限资源下如何权衡性能和精度。另外，对于一些压缩算法，比如JPEG的压缩原理和FPGA的实现，书里也有非常精彩的论述。这部分内容对我而言，极具启发性，它让我认识到，通过巧妙的硬件设计，可以将原本计算量巨大的算法在FPGA上实现，并且达到很好的实时性。这对于我目前正在进行的一个关于视频处理的项目来说，提供了非常宝贵的参考和思路，感觉这本书的内容紧扣前沿，而且具有很强的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值并不仅仅体现在理论讲解上，更在于它将理论与实际应用相结合的独特视角。在后半部分，作者介绍了很多经典的数字图像处理算法在FPGA上的实际应用案例，例如人脸识别、目标跟踪、医学影像分析等。这些案例的引入，让原本相对抽象的算法变得生动具体，我能够清晰地看到FPGA在这些领域是如何发挥其优势的。比如在人脸识别的部分，书中详细介绍了如何利用FPGA加速特征提取和分类过程，并且给出了具体的硬件设计框架。而对于目标跟踪，则分析了如何在FPGA上高效地实现卡尔曼滤波器或者粒子滤波器。这些实际案例的分析，不仅仅是简单的罗列，而是深入到算法的FPGA实现细节，包括如何进行硬件资源分配，如何优化时序，以及如何处理不同模块之间的协同工作。这部分内容对我来说，最大的价值在于它提供了一个完整的“从算法到硬件”的实现路径，让我能够更清晰地理解如何将一个实际的图像处理问题转化为一个可行的FPGA解决方案。这不仅仅是一本书，更像是一个实践指南，让我对FPGA在图像处理领域的应用有了更宏观和深入的认识。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的技术书籍，应该能够引导读者不仅理解“是什么”，更能理解“为什么”以及“如何做”。《基于FPGA的数字图像处理原理及应用》在这方面做得非常出色。在书中，我看到了许多关于FPGA底层架构和其与数字图像处理算法如何协同工作的精彩论述。作者并没有停留在使用高级语言进行抽象描述，而是深入到FPGA的逻辑结构、时序约束以及并行计算原理，并将其与图像处理中的特定操作（如像素级别的运算、窗口操作等）紧密结合。例如，在介绍图像滤波部分，作者不仅仅给出了滤波器的数学公式，还详细分析了如何在FPGA中设计合适的并行结构，如何利用DSP Slice和Block RAM等硬件资源来优化性能。书中关于量化误差、流水线冲突等FPGA设计中的常见问题，也都有涉及，并且给出了相应的解决方法。这让我意识到，将图像处理算法移植到FPGA上，不仅仅是简单的代码转换，更需要对硬件架构和算法本身有深刻的理解。这本书无疑为我打开了一扇新的大门，让我看到了FPGA在处理海量图像数据时所能发挥的巨大潜力，也让我对未来的技术发展有了更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

这次入手了这本《基于FPGA的数字图像处理原理及应用》，虽然我之前对FPGA和数字图像处理都有一定的了解，但翻开这本书，还是被它详实的内容和严谨的逻辑深深吸引。作者在开头部分就以非常清晰的语言梳理了数字图像处理的基础概念，包括图像的采样、量化、表示方式，以及常见的图像增强技术，如灰度变换、直方图均衡化等等。我尤其喜欢作者对这些基础概念的讲解，并没有停留在理论层面，而是巧妙地结合了FPGA的硬件特性，解释了如何在硬件上实现这些算法，比如通过并行处理的思想来加速图像的滤波过程。书中对于不同滤波器的原理也讲解得非常透彻，从最简单的线性滤波器，到更复杂的非线性滤波器，都给出了详细的数学推导和FPGA实现思路，甚至还列举了一些具体的Verilog代码片段，这对于我这样希望将理论付诸实践的读者来说，简直是雪中送炭。而且，书中还涉及了边缘检测、图像分割等更高级的图像处理技术，并同样从FPGA实现的视角进行了阐述，这让我看到了将复杂算法移植到高性能硬件上的可能性。总的来说，这本书的开篇部分为我构建了一个坚实的知识基础，为后续更深入的学习打下了良好的铺垫，感觉这本是我的图像处理学习路上的一个重要里程碑。

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阅读这本书的过程中，我感受最深的是作者在讲解时所展现出的深厚功底和严谨态度。书中对于一些复杂算法的推导，比如形态学处理、图像去噪算法（如BM3D等）在FPGA上的实现，都进行了非常细致和详尽的讲解。作者在阐述过程中，并没有回避算法的数学本质，而是循序渐进地引导读者理解其原理，并在此基础上分析如何在FPGA这种硬件平台上进行高效的映射。我尤其欣赏书中对于“位宽”和“流水线深度”等FPGA设计中关键参数的讨论，这些细节直接关系到最终设计的性能和资源占用，作者的讲解非常到位，让我在思考硬件实现时少走了很多弯路。此外，书中还涉及了一些高级的图像处理技术，例如基于FPGA的深度学习加速器，以及在FPGA上实现的实时3D重建等。这些内容让我对FPGA在未来数字图像处理领域的发展趋势有了更深刻的理解，也为我未来的研究方向提供了新的启发。总的来说，这本书的深度和广度都超出了我的预期，绝对是一本值得反复研读的佳作。

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京东还是非常不错的，已基本告别tb，感谢京东的服务，相信自营^_^

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很实用的教程，希望可以学到很多。

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o'k

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书内容很丰富，不错

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FPGA图像处理的具体方法.

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非常好非常好 非常好非常好

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实在是不敢恭维，错别字让人无语，连着好几页，出现很多。回头有时间上图。

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可以