基於FPGA的數字圖像處理原理及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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牟新剛 著

圖書標籤:

• FPGA
• 數字圖像處理
• 圖像處理
• FPGA應用
• 數字信號處理
• 硬件加速
• 圖像算法
• 嵌入式係統
• 可編程邏輯器件
• 圖像係統

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121293351

版次：1

商品編碼：12031785

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-01-01

用紙：膠版紙

頁數：452

字數：720000

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：本書適用於需要利用FPGA進行圖像處理和視頻分析的學者和工程開發人員。

提供大量關於如何利用FPGA實現圖像處理算法的實例及代碼

內容簡介

本書首先介紹FPGA程序設計和圖像與視頻處理的關鍵基礎理論，然後通過實例代碼詳細講解瞭如何利用FPGA實現直方圖操作中的直方圖統計/均衡化/綫性拉伸/規定化、綫性濾波器操作中的均值濾波器、Sobel算子(濾波、求模、求角度)、非綫性濾波器操作中的排序類算法/形態學濾波、圖像分割算法中的局部自適應分割/Canny算子等。本書在仿真測試部分設計瞭一種完善的通用測試係統，並利用此測試係統在每一章的仿真測試環節對所設計算法進行嚴格的測試和驗證。本書在最後一章介紹瞭在視頻處理領域常見的輸入/輸齣接口。本書偏嚮於工程應用，在書中有大量關於如何利用FPGA實現圖像處理算法的實例及代碼，並對這些算法的原理及其實現過程、算法測試等做瞭詳細的介紹，全部的算法都進行瞭仿真測試驗證。本書提供實例的全部源代碼，可登錄以下網址免費獲取：http：//www.hxedu.com.cn（華信資源教育網）。本書適用於需要利用FPGA進行圖像處理和視頻分析的學者和工程開發人員。讀者需要具備一定的嵌入式設計及FPGA設計的基礎知識，特彆是Verilog語言的語法基礎。

作者簡介

牟新剛，武漢理工大學專職教師，主要從事圖像處理、高速信號處理、並行計算、嵌入式係統設計等方麵的研究工作

目錄

目 錄

第1章 圖像處理基礎 1
1．1 數字圖像處理簡介 1
1．1．1 圖像采樣 1
1．1．2 圖像量化 2
1．1．3 數字圖像處理 3
1．2 數字圖像處理係統 4
1．2．1 圖像處理係統構成 4
1．2．2 原始圖像獲取 6
1．2．3 圖像傳感器接口 16
1．2．4 圖像處理流水綫 17
1．2．5 圖像與視頻壓縮 19
1．2．6 視頻顯示處理 26
第2章 FPGA與圖像處理 32
2．1 使用FPGA的原因 32
2．2 FPGA技術優勢 33
2．3 FPGA的發展曆程 34
2．4 FPGA生産廠傢及其産品 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開發流程 38
2．5．1 FPGA設計方法 38
2．5．2 典型的FPGA開發流程 39
2．6 FPGA常用開發工具 44
2．6．1 代碼輸入工具 45
2．6．2 綜閤工具 46
2．6．3 仿真工具 47
2．6．4 實現與優化工具 47
2．6．5 EDA工具 48
2．7 FPGA圖像處理的開發流程 49
2．7．1 需求分析及問題描述 49
2．7．2 軟件算法設計及驗證 50
2．7．3 硬件平颱設計 51
2．7．4 FPGA映射 52
2．7．5 仿真及驗證 54
第3章 FPGA編程語言 55
3．1 HDL語言簡介 55
3．2 模塊化設計 56
3．3 可移植性 57
3．4 不可移植性 61
3．5 測試邏輯 62
3．6 冗餘邏輯 63
3．7 常用語法 63
3．7．1 參數化 63
3．7．2 條件編譯 68
3．7．3 位寬匹配 69
3．7．4 二維數組 69
3．8 應用實例 70
3．8．1 信號邊沿檢測 70
3．8．2 多拍處理 72
3．8．3 圖像行列計數 73
第4章 映射技術 77
4．1 係統結構 77
4．1．1 流水綫設計 77
4．1．2 並行陣列 81
4．2 計算技術 82
4．2．1 算法轉換 82
4．2．2 近似計算 83
4．2．3 增量更新 85
4．2．4 查找錶 85
4．2．5 浮點計算 89
4．2．6 Cordic技術 96
4．3 存儲器映射 103
4．3．1 幀緩存 104
4．3．2 行緩存 105
4．3．3 異步緩存 113
4．3．4 增加存儲器帶寬 114
4．3．5 存儲器建模與仿真 115
4．4 其他設計技巧 116
4．4．1 閤理處理參數 116
4．4．2 資源及模塊復用 117
4．4．3 防止亞穩態 118
第5章 係統仿真 121
5．1 Modelsim使用基礎 121
5．1．1 Modelsim簡介 121
5．1．2 Modelsim圖形界麵及
仿真示例 122
5．1．3 使用腳本命令來加速
仿真 133
5．1．4 其他加速仿真的方法 136
5．2 視頻圖像處理仿真測試係統 136
5．2．1 仿真測試係統框架 136
5．2．2 視頻時序模擬 137
5．2．3 視頻捕獲模擬 145
5．2．4 MFC程序設計 157
5．2．5 通用testbench 161
第6章 直方圖操作 167
6．1 灰度直方圖 167
6．2 直方圖均衡化 169
6．3 直方圖規定化 172
6．4 直方圖拉伸 175
6．5 基於FPGA的直方圖操作 179
6．5．1 FPGA直方圖統計 179
6．5．2 FPGA直方圖均衡化 192
6．5．3 FPGA直方圖綫性拉伸 203
第7章 綫性濾波器 214
7．1 綫性濾波 214
7．1．1 均值濾波 214
7．1．2 高斯濾波 216
7．1．3 Sobel算子 219
7．1．4 離散傅裏葉變換 222
7．2 基於FPGA的均值濾波 227
7．2．1 整體設計與模塊劃分 227
7．2．2 子模塊設計 228
7．2．3 Verilog代碼設計 232
7．2．4 仿真與調試結果 243
7．3 基於FPGA的Sobel算子 247
7．3．1 整體設計與模塊劃分 247
7．3．2 Sobel模闆計算電路 249
7．3．3 基於Cordic的坐標係轉換
電路 251
7．3．4 Verilog代碼設計 257
7．3．5 仿真與調試結果 274
第8章 非綫性濾波器 280
8．1 統計排序濾波 280
8．2 基於FPGA的統計排序濾波器 282
8．2．1 並行全比較排序法原理 282
8．2．2 整體設計與模塊劃分 285
8．2．3 子模塊設計 286
8．2．4 Verilog代碼設計 288
8．2．5 仿真與調試結果 298
第9章 形態學濾波 303
9．1 形態學濾波簡介 303
9．2 形態學濾波的基本應用 304
9．3 基於FPGA的Tophat濾波設計 311
9．3．1 頂層框架設計 311
9．3．2 子模塊設計 312

9．3．3 Verilog代碼設計 317
9．3．4 仿真及調試結果 337
第10章 圖像分割 341
10．1 圖像分割簡介 341
10．2 基於閾值的分割 341
10．2．1 全局閾值分割 341
10．2．2 局部自適應閾值分割 344
10．3 基於邊緣的分割 347
10．3．1 Canny算子 347
10．3．2 Canny算子的計算步驟 347
10．4 基於FPGA的局部自適應分割 356
10．4．1 算法轉換 357
10．4．2 FPGA結構設計 358
10．4．3 子模塊設計 359
10．4．4 Verilog代碼設計 363
10．4．5 仿真與調試 371
10．5 基於FPGA的Canny算子設計 378
10．5．1 非最大值抑製電路設計 378
10．5．2 滯後閾值分割電路設計 381
10．5．3 Verilog代碼設計 382
10．5．4 仿真調試結果 390
第11章 視頻接口 391
11．1 視頻輸入接口 391
11．1．1 模擬視頻輸入 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 視頻輸齣接口 411
11．2．1 CVT標準 411
11．2．2 VGA 416
11．2．3 PAL 425
11．2．4 DVI/HDMI 433
參考文獻 441

前言/序言

　　最近幾年圖像處理與機器視覺的發展非常迅速，圖像處理領域也被認為是未來幾十年最有前途的領域之一。
　　隨著現代圖像及視頻處理技術的不斷發展，人們對圖像處理提齣瞭新的要求，圖像處理係統的硬件體積越來越小，實時性也越來越好。特彆是最近幾年，圖像的分辨率和掃描頻率都有瞭較大範圍的提升，1080P分辨率的視頻已經非常流行，2K甚至4K分辨率的圖像也在火熱發展中。目前比較火熱的VR技術更是需要雙通道的高分辨率、高掃描頻率的視頻數據及處理能力。
　　這些新的要求給之前的圖像處理平颱帶來瞭嚴重的挑戰，傳統的圖像處理技術主要基於軟件平颱，一般運行在Windows平颱的PC上。雖然現代PC的主頻較高，但是用軟件的串行化處理方法進行圖像處理的效率還是非常低的。例如，用PC處理一個比較復雜的高分辨率圖像處理算法花費半個小時或更多時間也是常見的事情。然而，對於實時圖像處理，例如實時跟蹤和視頻顯示，這個處理速度是遠遠不夠的。
　　正是由於這個原因，嵌入式圖像處理技術得到瞭廣泛的應用，一些帶有圖像視頻處理組件的嵌入式處理器開始在圖像處理領域大顯身手，例如，TI公司生産的達芬奇係列的DSP。這些組件實際上是圖像處理硬核，但是大部分是標準化接口的硬核，針對數字視頻、圖像采樣處理、視覺分析等應用進行瞭剪裁和優化。對於一個特定的圖像處理任務，需要利用其內部的處理器來進行串行化軟件處理。多核處理器的發展使得多個圖像處理任務可以同時執行，也大大提高瞭圖像處理的實時性。盡管這些嵌入式處理器的發展加快瞭圖像處理和視頻分析的實際應用，但其本質上仍為軟件處理的串行方式，難以滿足通用圖像處理中大數據量計算的需求。
　　隨著成像傳感器技術和信號處理技術的迅猛發展，圖像的分辨率、幀頻和像元有效位數越來越高，圖像處理算法越來越復雜，圖像處理結果的實時性要求越來越高，基於PC和DSP軟件平颱的圖像處理係統已難以滿足要求。由於圖像處理算法天然的並行性，FPGA的加入給圖像處理帶來瞭新的活力，特彆是針對圖像處理底層一些並行特性的圖像處理算法。例如二維捲積，FPGA可以保證在極低主頻下得到比DSP平颱快得多的處理速度，利用其流水綫技術可以在每個時鍾輸齣一個處理後像素。然而，FPGA並不適閤進行串行化處理算法和部分其他的上層算法。因此，目前DSP+FPGA平颱是圖像處理平颱的主流。此外，FPGA在一些低成本的機器視覺領域也得到瞭廣泛的應用。例如，著者所在實驗室研究的利用綫列CCD和激光實現高精度位移測量項目，該項目利用FPGA實現CCD時序驅動、A/D轉換和測量算法實現，並實現高速接口與上位機。
　　在FPGA上實現一個圖像處理算法包括確定具體算法和對其進行並行性改造、將算法中計算和存儲需求與FPGA內部可用資源相映射、將算法映射到硬件結構上等步驟。然而，目前隻有很少的公開資料可供初學者學習該領域的知識，可以讓初學者深入瞭解設計思路、過程、代碼的文獻資料更難找到。
　　為改變這一現狀，本書從FPGA圖像處理理論和分析入手，重點講解圖像處理算法移植到FPGA中的基本思路和方法，突齣工程應用。每一章均附有C/C++實現代碼，同時用循序漸進、自頂嚮下的方式設計FPGA算法模塊，針對每一個模塊設計瞭詳細的實現框圖，確保讀者能理解算法設計的原理。此外，每個算法都配有Verilog實現方法，並給齣仿真結果。本書還提齣瞭一個通用的利用Modelsim和VS實現圖像處理的仿真測試平颱。
　　本書內容概述如下：
　　（1）第1～5章是基礎章節，重點介紹數字圖像處理和FPGA程序設計的基礎知識。
　　第1章簡單介紹瞭圖像處理的基礎知識，包括圖像處理的發展現狀，還地介紹瞭圖像從獲取到顯示存儲的基本流程。
　　第2章首先介紹瞭FPGA的發展現狀，生産廠傢及其開發流程。接著介紹瞭基於FPGA的圖像處理的基本開發流程。
　　第3章主要介紹瞭在FPGA中應用的編程語言。本章並沒有詳細介紹Verilog語法，而是從工程應用的角度介紹常用的設計方法和實例。
　　第4章主要介紹瞭把軟件算法映射到FPGA常用的技巧。首先介紹瞭應用較廣泛的流水綫設計方法，接著介紹瞭FPGA硬件計算技術，包括一些常用的計算轉換、查找錶、浮點計算、Cordic計算等方法。最後介紹瞭在圖像處理中用途非常多的存儲器映射，並提齣瞭一些其他設計技巧。
　　第5章首先簡要介紹瞭仿真測試軟件Modelsim的使用，接著重點介紹瞭一個通用的視頻圖像處理仿真測試係統。這個測試係統包括完整的視頻模擬、視頻捕獲，以及testbench設計，並結閤基於MFC的VC上位機來實現測試係統的搭建。
　　（2）第6～10章主要介紹算法實現。
　　第6章介紹直方圖操作，主要介紹幾種常用直方圖操作的FPGA實現：直方圖統計、直方圖均衡、直方圖規定及直方圖綫性拉伸。
　　第7章介紹基於圖像處理的綫性濾波。首先，介紹瞭均值濾波算法、高斯濾波算法、Sobel算子及FFT等常見的幾種綫性濾波原理。其次，介紹瞭均值濾波算法和Sobel算子的FPGA實現。
　　第8章主要介紹基於圖像處理的非綫性濾波算法，包括排序濾波的基本原理及其FPGA實現方法。
　　第9章主要介紹基於圖像處理的形態學濾波算法，包括形態學濾波的基本概念，包括形態學膨脹、形態學腐蝕、開運算及閉運算等。重點介紹瞭基於FPGA的Tophat濾波的原理及實現方法。
　　第10章主要介紹基於圖像處理的常見的分割算法，包括全局閾值分割、局部自適應閾值分割及Canny算子。重點介紹基於FPGA的局部自適應閾值分割和Canny算子的設計與實現。
　　第11章主要介紹與視頻和圖像處理相關的輸入/輸齣接口，包括CameraLink、火綫接口、USB接口、韆兆以太網等視頻輸入接口和CVT標準，以及VGA，PAL，DVI，HDMI等視頻輸齣接口。其中，給齣瞭VGA和PAL接口的Verilog代碼實現。
　　為瞭確保讀者能夠快速地掌握FPGA圖像處理設計方法，本書提供瞭算法章節的全部源代碼。
　　本書由武漢理工大學機電工程學院牟新剛、周曉和鄭曉亮閤著，全書由牟新剛統稿。
　　本書參考瞭相關著作及資料的部分內容和圖錶，部分技術資料取材於互聯網，在此對這些文獻的作者一並錶示謝意。盡管我們為編寫本書付齣瞭心血和努力，但仍然存在一些疏漏及欠妥之處，敬請讀者批評指正。
　　著者
　　2016.5

現代通信係統中低功耗射頻前端的設計與優化 內容簡介 本書深入探討瞭現代通信係統，特彆是麵嚮移動終端、物聯網設備以及低功耗無綫傳感器網絡等應用場景中，射頻（RF）前端的設計挑戰、關鍵技術與優化策略。在當前追求更高數據速率、更廣通信範圍以及極緻功耗效率的時代背景下，射頻前端作為無綫通信鏈路的核心組成部分，其性能直接決定瞭整個係統的通信質量和能耗水平。本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，理解低功耗射頻前端設計的復雜性，並掌握實現高性能、低功耗目標的設計方法與實踐技巧。 第一章 引言：低功耗射頻前端在現代通信係統中的重要性 本章首先概述瞭現代通信係統的發展趨勢，包括5G、Wi-Fi 6/6E、藍牙低功耗（BLE）等新一代無綫技術對射頻前端提齣的更高要求。重點闡述瞭功耗對於電池供電設備（如智能手機、可穿戴設備、物聯網節點）的極端重要性，指齣射頻前端是移動設備的主要功耗來源之一。接著，係統性地介紹瞭射頻前端的基本組成模塊，包括低噪聲放大器（LNA）、功率放大器（PA）、混頻器、濾波器、鎖相環（PLL）頻率閤成器等，並簡要說明瞭它們在信號發射和接收通路中的作用。最後，提齣低功耗設計並非孤立的技術目標，而是需要與噪聲係數、綫性度、增益、帶寬、阻抗匹配等其他關鍵性能指標進行權衡和協調，從而引齣本書後續章節的深入探討。 第二章 低功耗射頻前端設計基礎理論 本章聚焦於理解和量化功耗在射頻電路設計中的影響。首先，詳細推導瞭射頻電路中主要的功耗産生機製，例如晶體管的靜態偏置電流、開關損耗、驅動損耗以及無功損耗等。通過數學模型，闡明瞭不同電路拓撲結構和器件選擇對整體功耗的影響。其次，深入分析瞭影響射頻前端性能的關鍵參數，包括噪聲係數（NF）、三階交調截點（IP3）、第一階交調截點（P1dB）、增益（Gain）、帶寬（Bandwidth）等，並解釋瞭這些參數與功耗之間的內在聯係和權衡關係。例如，提高增益通常需要增加偏置電流，從而增加功耗；而追求高綫性度（高IP3）往往也伴隨著更高的功耗需求。本章還將介紹一些基本的功耗降低技術，如動態偏置技術、低壓差分信號（LVDS）傳輸、以及利用CMOS工藝特性進行功耗優化的初步思路。 第三章 低噪聲放大器（LNA）的低功耗設計與優化 LNA是接收通路的首級放大器，其性能直接決定瞭整個接收機的靈敏度和噪聲性能。本章將重點研究LNA的低功耗設計技術。首先，分析瞭不同LNA拓撲結構，如共源共柵（Common-Source）、共柵（Cascode）、交叉耦閤（Cross-Coupled）以及軛匹配（Gannet-style）等，在噪聲係數、增益、綫性度和功耗方麵的特性對比。隨後，詳細探討瞭實現低功耗LNA的多種策略，包括： 低靜態電流設計： 如何在保證足夠增益和噪聲係數的前提下，盡量減小靜態偏置電流。這可能涉及使用較小的晶體管尺寸、選擇閤適的偏置點以及優化溝道長度等。 匹配技術： 討論瞭輸入匹配和輸齣匹配對LNA性能和功耗的影響。研究瞭如何通過電感和電容的巧妙設計，在實現寬帶匹配的同時，最小化無功損耗，提高效率。 噪聲優化技術： 深入講解瞭降低噪聲係數的各種方法，例如引入噪聲源的匹配（Noise Matching）、使用低噪聲器件（如SiGe HBT, GaN HEMTs等，盡管本書側重CMOS）以及采用級聯式LNA設計。同時，也會分析如何在高阻抗區域實現低噪聲，以降低功耗。 增益和綫性度調控： 探討瞭如何通過動態偏置、旁路電容或額外的衰減級等方式，在不同工作模式下（如高數據速率和低數據速率）動態調整LNA的增益和綫性度，從而在保證通信質量的同時降低功耗。 第四章 功率放大器（PA）的低功耗與高效率設計 PA是發射通路的核心，其效率直接影響設備的續航能力和散熱問題。本章將深入研究PA的低功耗和高效率設計。 PA工作模式與效率： 詳細介紹瞭AB類、B類、C類、D類、E類、F類等不同PA工作模式的原理，分析瞭它們在效率、綫性度、帶寬和復雜性方麵的優劣。重點關注綫性度要求不高的D類、E類、F類等開關型PA，以及如何在CMOS工藝下實現這些高效率模式。 效率提升技術： 探討瞭多種提高PA效率的方法，包括： 包絡跟蹤（Envelope Tracking, ET）： 介紹ET技術的原理，即根據輸入信號的包絡動態調整PA的偏置電壓，以使其始終工作在效率最高的區域。分析ET係統的設計挑戰，如驅動電路的帶寬和時延。 包絡補償（Envelope Elimination and Restoration, EER）： 講解EER技術，將PA的綫性度和效率解耦，通過對PA的增益進行幅度調製來實現高綫性度和高效率。 數字預失真（Digital Pre-distortion, DPD）： 盡管DPD通常在數字域實現，但其性能與PA的非綫性度密切相關。本章會簡要介紹DPD如何幫助PA在保持較高綫性度的同時，允許PA工作在更接近飽和區，從而提高效率。 阻抗變換與匹配： 闡述瞭如何通過阻抗變換網絡（ITN）將PA的輸齣阻抗匹配到負載，最大化輸齣功率和效率。討論瞭基於史密斯圓圖的匹配設計方法，以及針對寬帶信號的匹配策略。 CMOS PA設計考量： 聚焦於使用CMOS工藝設計PA的獨特挑戰，如器件的擊穿電壓、寄生效應以及高頻性能限製。介紹常用的CMOS PA拓撲結構，如單端PA、差分PA、多級PA以及基於GaN或SiGe的PA（作為對比和未來方嚮）。 熱管理與功耗： 討論瞭PA在高功率工作時産生的熱量問題，以及有效的散熱設計對於維持PA性能和壽命的重要性。 第五章 混頻器、濾波器及頻率閤成器的低功耗設計 本章將聚焦於射頻前端其他關鍵模塊的低功耗設計。 低功耗混頻器： 分析瞭不同混頻器拓撲結構，如Gilbert單元混頻器、MOSFET混頻器、以及使用交叉耦閤技術實現的低損耗混頻器。探討瞭如何通過減小本振（LO）信號的驅動幅度、優化器件尺寸和偏置電流來降低混頻器的功耗，同時維持較低的噪聲係數和混頻損耗。 低功耗濾波器： 討論瞭射頻濾波器在功耗方麵的考量，包括： 有源濾波器與無源濾波器： 對比瞭有源濾波器（如壓控電容、振蕩器）和無源濾波器（如LC濾波器、SAW濾波器、BAW濾波器）在功耗、插入損耗、選擇性、集成度方麵的差異。 CMOS集成濾波器： 探討瞭在CMOS工藝中實現片上濾波器的挑戰，如Q值低、寄生效應強等。介紹利用電感、電容網絡以及主動器件補償等方法來優化性能並控製功耗。 寬帶與窄帶濾波器： 分析瞭在不同帶寬需求下，濾波器功耗設計的權衡，如如何設計既有足夠帶寬又保持低插入損耗的濾波器。 低功耗頻率閤成器（PLL）： 頻率閤成器為射頻係統提供穩定的本地振蕩信號，其功耗也是整體功耗的重要組成部分。本章將重點關注： PLL基本結構與功耗來源： 講解瞭電荷泵（Charge Pump）PLL、整數分頻/小數分頻PLL的結構，以及其功耗主要來源於電荷泵電流、壓控振蕩器（VCO）的偏置電流等。 低功耗PLL設計技巧： 探討瞭降低PLL功耗的方法，如減小電荷泵電流（同時需要權衡鎖定時間和抖動）、優化VCO的設計以降低其功耗、使用低功耗分頻器以及采用動態功耗管理技術（如在不需要快速鎖定時降低偏置電流）。 晶體振蕩器（XO）和壓控振蕩器（VCO）的設計： 簡要分析瞭XO和VCO的功耗特性，以及如何選擇適閤低功耗應用的器件。 第六章 全集成射頻前端（RFIC）的低功耗設計挑戰與方案 隨著半導體工藝的不斷進步，將射頻前端功能集成到單顆芯片（RFIC）成為主流趨勢。本章將探討RFIC設計中特有的低功耗挑戰和解決方案。 工藝限製與低功耗： 分析瞭CMOS、SiGe BiCMOS等不同工藝在RFIC低功耗設計中的優勢和劣勢。例如，CMOS工藝的低漏電特性使其在低功耗方麵有優勢，但其高頻性能和Q值較低。 模塊間乾擾（MII）與功耗： 詳細討論瞭RFIC內部不同模塊（如LNA、PA、混頻器、ADC/DAC等）之間的相互乾擾，以及如何通過布局、屏蔽、差分信號傳輸等技術來減小乾擾，同時避免額外的功耗損耗。 電源管理單元（PMU）集成： 介紹瞭PMU在RFIC中的重要性，包括低壓差分（LDO）穩壓器、開關模式電源（SMPS）等，它們如何為各個RF模塊提供穩定但低功耗的電源，並實現動態電壓和頻率調節（DVFS）。 信號處理與功耗： 探討瞭如何在數字信號處理（DSP）和模擬前端之間進行功耗權衡。例如，將部分信號處理任務轉移到數字域（如使用更高效的ADC/DAC）可以減輕模擬前端的功耗負擔，但也增加瞭數字電路的功耗。 多標準/多頻段RFIC的功耗管理： 針對支持多種通信標準（如LTE, Wi-Fi, Bluetooth）和多個頻段的RFIC，提齣瞭動態配置和功耗優化方案，如選擇性地啓用或禁用某些模塊，調整工作模式，以及采用靈活的架構設計。 第七章 低功耗射頻前端的測試與驗證 本章關注低功耗射頻前端的設計完成後，如何進行有效的測試和驗證，以確保其性能和功耗指標滿足設計要求。 功耗測量技術： 詳細介紹各種功耗測量方法，包括使用高精度萬用錶、數字示波器、電源分析儀以及專門的射頻功耗分析工具。討論瞭在不同工作狀態下（如待機、接收、發射、不同數據速率）的功耗測量策略。 關鍵性能參數測試： 介紹射頻前端關鍵性能參數（噪聲係數、IP3、P1dB、增益、S參數、相位噪聲、抖動等）的標準測試方法和儀器。 低功耗設計驗證： 強調瞭功耗測試的重要性，並提齣瞭驗證設計是否真正實現瞭低功耗目標的具體方法。這包括與仿真結果的對比、在實際應用場景下的功耗評估以及長期運行的穩定性測試。 故障注入與魯棒性測試： 討論瞭如何通過故障注入等方法來測試射頻前端在各種環境條件下的魯棒性，以及這些測試如何與功耗錶現聯係起來。 第八章 低功耗射頻前端的未來發展趨勢 本章展望低功耗射頻前端設計的未來發展方嚮，以及新興技術對其的影響。 先進的半導體材料與器件： 探討瞭如III-V族半導體（如GaN, InP）在更高頻率和更高效率方麵的潛力，以及它們與CMOS工藝的協同設計。 人工智能（AI）在射頻設計中的應用： 討論瞭AI和機器學習在電路性能預測、功耗優化、自適應偏置以及自動測試等方麵的應用前景。 新的通信技術與標準： 展望瞭6G、太赫茲通信、以及更高級的物聯網通信協議對射頻前端提齣的新挑戰和機遇。 可持續性設計： 強調瞭在設計過程中對環境可持續性的考量，包括材料的選擇、能源效率的提升以及電子垃圾的減少。 本書內容全麵，理論與實踐相結閤，旨在為從事射頻集成電路設計、通信係統工程、以及對無綫技術感興趣的讀者提供寶貴的知識和參考。通過對書中內容的學習和理解，讀者將能夠更有效地設計和優化麵嚮未來的低功耗、高性能射頻前端係統。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值並不僅僅體現在理論講解上，更在於它將理論與實際應用相結閤的獨特視角。在後半部分，作者介紹瞭很多經典的數字圖像處理算法在FPGA上的實際應用案例，例如人臉識彆、目標跟蹤、醫學影像分析等。這些案例的引入，讓原本相對抽象的算法變得生動具體，我能夠清晰地看到FPGA在這些領域是如何發揮其優勢的。比如在人臉識彆的部分，書中詳細介紹瞭如何利用FPGA加速特徵提取和分類過程，並且給齣瞭具體的硬件設計框架。而對於目標跟蹤，則分析瞭如何在FPGA上高效地實現卡爾曼濾波器或者粒子濾波器。這些實際案例的分析，不僅僅是簡單的羅列，而是深入到算法的FPGA實現細節，包括如何進行硬件資源分配，如何優化時序，以及如何處理不同模塊之間的協同工作。這部分內容對我來說，最大的價值在於它提供瞭一個完整的“從算法到硬件”的實現路徑，讓我能夠更清晰地理解如何將一個實際的圖像處理問題轉化為一個可行的FPGA解決方案。這不僅僅是一本書，更像是一個實踐指南，讓我對FPGA在圖像處理領域的應用有瞭更宏觀和深入的認識。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我一直覺得FPGA在數字圖像處理領域的應用是一個既有挑戰又充滿吸引力的方嚮。這本書恰恰精準地抓住瞭這一點。在中間的章節，作者深入探討瞭FPGA在圖像處理中的核心優勢，比如其高度的並行處理能力和靈活的硬件可重構性，以及如何利用這些特性來實現更高效、更實時的圖像處理係統。我印象特彆深刻的是關於傅裏葉變換和離散餘弦變換（DCT）在FPGA上的實現，這部分內容寫得非常詳盡，不僅講解瞭算法原理，還詳細分析瞭如何在FPGA上進行硬件架構設計，包括流水綫技術、資源優化等等。作者甚至還提到瞭如何處理數據精度問題，以及在有限資源下如何權衡性能和精度。另外，對於一些壓縮算法，比如JPEG的壓縮原理和FPGA的實現，書裏也有非常精彩的論述。這部分內容對我而言，極具啓發性，它讓我認識到，通過巧妙的硬件設計，可以將原本計算量巨大的算法在FPGA上實現，並且達到很好的實時性。這對於我目前正在進行的一個關於視頻處理的項目來說，提供瞭非常寶貴的參考和思路，感覺這本書的內容緊扣前沿，而且具有很強的指導意義。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程中，我感受最深的是作者在講解時所展現齣的深厚功底和嚴謹態度。書中對於一些復雜算法的推導，比如形態學處理、圖像去噪算法（如BM3D等）在FPGA上的實現，都進行瞭非常細緻和詳盡的講解。作者在闡述過程中，並沒有迴避算法的數學本質，而是循序漸進地引導讀者理解其原理，並在此基礎上分析如何在FPGA這種硬件平颱上進行高效的映射。我尤其欣賞書中對於“位寬”和“流水綫深度”等FPGA設計中關鍵參數的討論，這些細節直接關係到最終設計的性能和資源占用，作者的講解非常到位，讓我在思考硬件實現時少走瞭很多彎路。此外，書中還涉及瞭一些高級的圖像處理技術，例如基於FPGA的深度學習加速器，以及在FPGA上實現的實時3D重建等。這些內容讓我對FPGA在未來數字圖像處理領域的發展趨勢有瞭更深刻的理解，也為我未來的研究方嚮提供瞭新的啓發。總的來說，這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期，絕對是一本值得反復研讀的佳作。

評分☆☆☆☆☆

這次入手瞭這本《基於FPGA的數字圖像處理原理及應用》，雖然我之前對FPGA和數字圖像處理都有一定的瞭解，但翻開這本書，還是被它詳實的內容和嚴謹的邏輯深深吸引。作者在開頭部分就以非常清晰的語言梳理瞭數字圖像處理的基礎概念，包括圖像的采樣、量化、錶示方式，以及常見的圖像增強技術，如灰度變換、直方圖均衡化等等。我尤其喜歡作者對這些基礎概念的講解，並沒有停留在理論層麵，而是巧妙地結閤瞭FPGA的硬件特性，解釋瞭如何在硬件上實現這些算法，比如通過並行處理的思想來加速圖像的濾波過程。書中對於不同濾波器的原理也講解得非常透徹，從最簡單的綫性濾波器，到更復雜的非綫性濾波器，都給齣瞭詳細的數學推導和FPGA實現思路，甚至還列舉瞭一些具體的Verilog代碼片段，這對於我這樣希望將理論付諸實踐的讀者來說，簡直是雪中送炭。而且，書中還涉及瞭邊緣檢測、圖像分割等更高級的圖像處理技術，並同樣從FPGA實現的視角進行瞭闡述，這讓我看到瞭將復雜算法移植到高性能硬件上的可能性。總的來說，這本書的開篇部分為我構建瞭一個堅實的知識基礎，為後續更深入的學習打下瞭良好的鋪墊，感覺這本是我的圖像處理學習路上的一個重要裏程碑。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本好的技術書籍，應該能夠引導讀者不僅理解“是什麼”，更能理解“為什麼”以及“如何做”。《基於FPGA的數字圖像處理原理及應用》在這方麵做得非常齣色。在書中，我看到瞭許多關於FPGA底層架構和其與數字圖像處理算法如何協同工作的精彩論述。作者並沒有停留在使用高級語言進行抽象描述，而是深入到FPGA的邏輯結構、時序約束以及並行計算原理，並將其與圖像處理中的特定操作（如像素級彆的運算、窗口操作等）緊密結閤。例如，在介紹圖像濾波部分，作者不僅僅給齣瞭濾波器的數學公式，還詳細分析瞭如何在FPGA中設計閤適的並行結構，如何利用DSP Slice和Block RAM等硬件資源來優化性能。書中關於量化誤差、流水綫衝突等FPGA設計中的常見問題，也都有涉及，並且給齣瞭相應的解決方法。這讓我意識到，將圖像處理算法移植到FPGA上，不僅僅是簡單的代碼轉換，更需要對硬件架構和算法本身有深刻的理解。這本書無疑為我打開瞭一扇新的大門，讓我看到瞭FPGA在處理海量圖像數據時所能發揮的巨大潛力，也讓我對未來的技術發展有瞭更清晰的認識。

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這本書還行吧，就是大片代碼，內容不多，有點不值。。。建議代碼放光盤或者給鏈接自己下載

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學習學習

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經典書籍

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京東還是非常不錯的，已基本告彆tb，感謝京東的服務，相信自營^_^

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很好的一本入門學習參考資料

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很好用，實在價格，值得購買，下次再買

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書內容很豐富，不錯

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FPGA和圖像處理結閤起來的參考書，國內齣版的比較少，這是其中一本。