视觉信息处理与FPGA实现

课程编码：180093085401M3004H 英文名称：Visual Information Processing and FPGA Implementation 课时：50 学分：2.50 课程属性：专业课 主讲教师：李卫军等

本课程是为微电子、自动化、电子工程、信息安全、电子科学与技术、计算机科学与技术等学科研究生的专业普及课。本课程讲授和讨论视觉信息（图像、视频）处理前沿研究领域的新理论、基础方法、FPGA实现技术及其典型应用。主要内容包括图像/视频处理基础算法的原理及其MATLAB、C++实现技术， 点操作、直方图操作、滤波算法、边缘检测等图像处理算法的FPGA编程、仿真与验证技术，以及图像处理应用技术的新进展。通过本课程的学习，要求学生能掌握视觉信息处理的基本概念、理论、方法和技术，了解本领域最新的研究成果和发展动态，培养理论结合实际、解决具体问题的能力和探索新问题的思维方法。

《线性代数》、《信号与系统》、《程序设计》、《Verilog数字系统设计》

第一章 课程概述与基础
第1节 视觉信息处理概述与基础 1学时 李卫军
第2节 FPGA实现技术概述与基础（面向视觉信息处理） 1学时 李卫军
第二章 视觉系统及其感知特性
第1节 视觉系统介绍 0.7学时 李卫军
第2节 视觉基本功能 0.7学时 李卫军
第3节 视觉感知特性 0.6学时 李卫军
第三章 计算机视觉技术与应用新进展
第1节 视觉感知技术与应用新进展 1学时 李卫军
第2节 视觉认知技术与应用新进展 1学时 李卫军
第四章 FPGA开发技术基础
第1节 CPLD/FPGA介绍 0.6学时 肖宛昂
第2节 FPGA开发流程及开发软件 0.8学时 肖宛昂
第3节 FPGA开发板介绍 0.6学时 肖宛昂
第五章 Verilog HDL基础及FPGA实现
第1节 Verilog HDL简介 0.5学时 肖宛昂
第2节 Verilog HDL语言要素 0.5学时 肖宛昂
第3节 Verilog HDL中的表达式 0.5学时 肖宛昂
第4节 Testbench设计及Modelsim基础 0.5学时 肖宛昂
第5节 Verilog HDL编程基本技术 0.6学时 肖宛昂
第6节 Verilog HDL编码风格 0.8学时 肖宛昂
第7节 Verilog HDL编程实例 0.6学时 肖宛昂
第8节 有限状态机(FSM) 0.5学时 肖宛昂
第9节 流水线(Pipeline) 0.5学时 肖宛昂
第10节 non-block,block等其它知识点 0.5学时 肖宛昂
第11节 可综合性设计 0.5学时 肖宛昂
第六章 图像空间域点操作及高级语言实现
第1节 数字图像基础 1学时 肖宛昂
第2节 图像几何（仿射）变换 2学时 肖宛昂
第3节 图像灰度变换 1学时 肖宛昂
第七章 图像处理算法的FPGA实现
第1节 FPGA数字图像处理系统介绍 0.6学时 肖宛昂
第2节 FPGA数字图像处理设计流程 0.6学时 肖宛昂
第3节 FPGA实现技术(映射技术) 0.8学时 肖宛昂
第4节 点操作的FPGA实现(例子, RGB To YCbCr444 ) 0.6学时 肖宛昂
第5节 直方图FPGA实现 0.6学时 肖宛昂
第6节 点操作图像处理FPGA编程实践 0.8学时 肖宛昂
第八章 视觉仿生技术
第1节 视觉仿生器件 1学时 李卫军
第2节 仿生图像处理 1学时 李卫军
第3节 形象思维计算 2学时 李卫军
第九章 3D视觉感知技术
第1节 3D视觉概述 0.3学时 李卫军
第2节 双目立体视觉 0.4学时 李卫军
第3节 结构光技术 0.4学时 李卫军
第4节 飞行时间技术 0.3学时 李卫军
第5节 3D感知技术评价 0.3学时 李卫军
第6节 主动3D视觉系统 0.3学时 李卫军
第十章 视觉建模
第1节 经典方法的视觉建模 0.6学时 李卫军
第2节 视觉数据拟合建模 0.8学时 李卫军
第3节 数据驱动的视觉建模 0.6学时 李卫军
第十一章 图像滤波及高级语言实现
第1节 空间滤波原理 0.6学时 肖宛昂
第2节 平滑滤波器 0.6学时 肖宛昂
第3节 锐化滤波器 0.8学时 肖宛昂
第4节 二维离散傅里叶变换 0.6学时 肖宛昂
第5节 频率域滤波原理 0.6学时 肖宛昂
第6节 频率域滤波器 0.8学时 肖宛昂
第十二章 图像滤波及图像变换的FPGA实现
第1节 均值滤波算法的FPGA实现 1学时 肖宛昂
第2节 中值滤波算法的FPGA实现 1学时 肖宛昂
第3节 几何变换算法及FPGA实现 1学时 肖宛昂
第4节 线性变换图像处理算法的FPGA实现 1学时 肖宛昂
第十三章 图像复原及高级语言实现
第1节 图像退化/复原模型 0.4学时 肖宛昂
第2节 噪声模型 0.4学时 肖宛昂
第3节 仅有噪声的图像复原 0.4学时 肖宛昂
第4节 退化函数估计 0.4学时 肖宛昂
第5节 有退化和噪声的图像复原 0.4学时 肖宛昂
第十四章 图像分割及高级语言实现
第1节 基于灰度值不连续性的分割 0.6学时 肖宛昂
第2节 基于灰度值相似性的分割 0.6学时 肖宛昂
第3节 灰度图像形态学操作 0.8学时 肖宛昂
第十五章 运动目标检测高级语言实现和FPGA实现
第1节 相邻帧差法 0.5学时 肖宛昂
第2节 平均背景法 0.5学时 肖宛昂
第3节 混合高斯模型 0.5学时 肖宛昂
第4节 运动目标检测FPGA实现 0.5学时 肖宛昂
第十六章 边缘检测高级语言高级语言实现和FPGA实现
第1节 边缘检测高级语言实现 0.5学时 肖宛昂
第2节 边缘检测FPGA实现 0.5学时 肖宛昂
第十七章 人脸检测高级语言实现和FPGA实现
第1节 机器学习基础 0.6学时 肖宛昂
第2节 人脸检测高级语言实现 0.6学时 肖宛昂
第3节 人脸检测FPGA实现 0.8学时 肖宛昂
第十八章 视觉处理中机器学习算法FPGA加速
第1节 Zynq SoC—视觉处理FPGA 0.3学时 肖宛昂
第2节 HLS Introduction, HLS Example 0.3学时 肖宛昂
第3节 视觉处理中的机器学习FPGA加速 0.4学时 肖宛昂
第十九章 考试
第1节 考试 2学时 李卫军

李卫军，博士，研究员，博士生导师，中国科学院大学岗位教授，中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划项目核心成员，中国人工智能学会神经网络与计算智能专委会副主任委员，国际高性能大数据及智能系统会议（International Conference on High Performance Big Data and Intelligent Systems, HDIS）指导委员会委员，HDIS2019~2023程序委员会共同主席。主持国家级、省部级及产学研合作项目20余项，发表IEEE TNNLS/TIP /TCSVT/TSPL、NN、Neurocomputing、Information Fusion、PR、ICLR等国际知名期刊、会议学术论文150余篇，出版学术著作2部，授权发明专利30余项，完成科研成果转化10余项。

肖宛昂，博士，研究员，博士生导师。主要研究方向：无线通信芯片、语音信号处理芯片以及机器学习算法的FPGA加速。