伴随着科学的进步以及技术的日益发展,计算机、智能手机等信息媒介逐渐变成人们生活生产的主要工具,随之而来的便是实时通讯、摄像摄影、扫描成像等方面日益增加的需求,从早期的音频信息传递,发展到现在的图像视频信息传递,数字图像技术早已成为诸多领域中不可或缺的关键技术。但是,随着数字图像技术的不断发展,人们逐渐发现传统的基于软件平台的数字图像处理技术已经无法满足处理速度和处理效率方面的需求,而FPGA拥有运算速度快、损耗超低、并行运算处理的特性,完全弥补了图像处理技术中数据量庞大、处理步骤繁琐等缺陷,而且FPGA体积小、成本低,可以契合遥感卫星、遥感飞机、外星探测车、无人机、监控探头等对尺寸和成本有着特殊要求的场合,因而在数字图像技术中引入FPGA作为实现算法的平台,既具有很高的学术研究价值,也具有很强的实用性和普适性。本文主要研究彩色图像的数字图像处理算法在FPGA上的实现,硬件实现平台采用Xilinx公司生产的zynq7000系列板卡,利用Verilog语言于Modelsim10.7上仿真各个功能模块,并在Vivado2018.2软件平台上完成编程、配置、综合、优化和调试等工作,最后烧录到开发板上电调试。1.本论文将彩色图像自适应形态学算法在FPGA上进行了复现。传统形态学处理算法受制于结构元素单一等问题,处理效果并不理想,往往会忽略原图重要的特征信息,而是自适应的彩色图像形态学算法可以更好地保有原图色彩和亮度等特征信息,处理效果更佳。于是本论文首先在软件平台上实现了彩色图像自适应形态学算法和传统形态学处理算法,经过对比分析后得出结论为彩色图像自适应形态学算法对图像的处理效果更好,然后设计了在FPGA上设计实现了彩色图像自适应形态学处理系统,该系统按照以面积换速度的形式进行FPGA结构设计,其中包括了控制模块、结构元素生成模块、形态学运算模块、整合输出模块等,通过对比彩色图像自适应形态学处理算法在软件和硬件平台上的运行时间、消耗资源等情况,证明了本论文所设计的彩色图像自适应形态学处理系统在保证处理效果的前提下极大地提升了处理效率。2.本论文将基于对数模型与自适应的彩色边缘检测算法在FPGA上进行了复现。LIP模型在实际图像处理中可以防止像素数据在运算时超出定义区间的问题,提升了图像处理的准确性和视觉观感。本论文首先通过对Cordic算法和改进Sobel边缘检测算子的结合在软件平台实现了基于对数模型与自适应的彩色边缘检测算法,并且经过基于对数模型与自适应的彩色边缘检测算法和传统的彩色图像边缘检测算法的结果比对,验证了基于对数模型与自适应的彩色边缘检测算法处理效果相对更加细腻明亮,而且保有的色彩信息更加充足。然后基于FPGA硬件平台设计实现了基于对数模型与自适应的彩色边缘检测系统,其中包括了控制模块、数据窗生成模块、LIP模块、边缘检测模块、整合与显示模块等,通过对比基基于对数模型与自适应的彩色边缘检测算法在软件和硬件平台上的运行时间、消耗资源等情况,证明了本论文所设计的基于对数模型与自适应的彩色边缘检测系统不但可以有效检测彩色图像的边缘,而且处理时间明显减少,处理效率很高。