张艳辉，郭洺宇，何　宾

(1.北京化工大学 信息科学与技术学院，北京 100029；2.北京卫星环境工程研究所，北京 100094)

Vivado HLS嵌入式实时图像处理系统的构建与实现

张艳辉1，郭洺宇2，何宾1

(1.北京化工大学 信息科学与技术学院，北京 100029；2.北京卫星环境工程研究所，北京 100094)

传统的基于CPU、GPU和DSP的处理平台难以满足图像实时处理的要求，而FPGA在并行图像处理上有着独一无二的优势，在性能和成本之间提供更加灵活的选择。通过Xilinx最新的Vivado HLS工具，设计实现了可变参数的拉普拉斯算子图像滤波算法，并且在ZYNQ-7000 SoC上构建了可视化的实时嵌入式图像处理系统。实验结果表明，系统可以实现不同的图像处理算法，很好地满足了图像处理的实时性、高性能、低成本要求，对未来高性能图像处理系统的设计和实现提供了很好的借鉴。

Vivado HLS；图像处理；拉普拉斯算子；ZYNQ-7000；嵌入式Linux；Qt

0　引言

近年来，由于成像技术的不断进步以及图像应用领域的拓宽，数字图像包含的数据量与日俱增，图像处理算法也越来越复杂[1]。目前应用普遍的数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)和图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)技术虽然在实现图像处理上有着廉价、易于编程的优点，但是在性能、功耗、实时性方面，它们与FPGA相比仍有巨大的差距，难以满足嵌入式图像领域不断增长的灵活性、高性能、低功耗的要求。大量研究表明，采用FPGA实现图像处理能够获得较高的计算性能。因此，从计算性能、实时性的角度考虑，FPGA是嵌入式图像处理应用的理想选择方案[2]。

Xilinx公司的 ZYNQ-7000系列产品集成了最新工艺的ARM Cortex-A9双核处理器与高性能的FPGA。……