本书主要介绍了使用System Generator在Xilinx FPGA上进行音频、图像、视频等多媒体处理的开发过程，包括多种多媒体技术的基本原理以及System Generator的相关操作和原理。

全书共分13章，可分为5个部分，其中第1-2章为理论和工具简介部分；3-4章为System Generator介绍分析部分；5章为音频处理开发部分；6-12章为图像处理开发部分；13章为视频处理开发部分。

本书结合Xilinx公司ISE Design Suite 10．1的System Generator和Mathworks公司MATLAB R2007b的Simulink两种EDA工具，系统地讲述了多媒体处理技术的原理和使用System Generator开发FPGA的方法。全书共13章，分别介绍了多媒体技术原理、FPGA和EDA工具基本知识、System Generator的基础和模块分析、音频处理、图像的基本处理、图像增强、图像复原、图像的形态学运算、图像边缘检测和分割、图像正交变换、彩色图像处理和视频处理，内容涵盖了应用于音频、图像和视频三个领域的数字信号处理的FPGA技术。书中提供了实例的完整源代码，大部分由作者原创，通过这些开发实例，读者可以学习到基于FPGA多媒体处理的大量实用技巧。

本书适合从事Xilinx系列FPGA多媒体处理算法设计和开发的工程技术人员，以及图像处理、音视频处理等相关专业的研究生和高年级本科生使用。

第1章 多媒体技术概述 1

 1.1 声音和音频处理基础 1

 1.2 图形学基础 3

 1.3 图像处理基础 4

1.3.1 数字图像常用概念 4

1.3.2 数字图像的表示 5

1.3.3 数字图像处理的发展和应用 5

1.3.4 数字图像处理系统 7

1.3.5 数字图像处理内容 12

 1.4 色度学基础 14

1.4.1 色度学基本概念 14

1.4.2 RGB模型 16

1.4.3 CMYK模型 18

1.4.4 HSI模型 19

1.4.5 CIE模型 20

 1.5 视频处理基础 21

1.5.1 视频原理 21

1.5.2 彩色电视制式 27

1.5.3 CIF、QCIF、SQCIF和高清格式 28

1.5.4 YUV和RGB采样格式 29

1.5.5 视频文件格式 31

 1.6 机器视觉 32

1.6.1 视觉原理 32

1.6.2 机器视觉概述和分类 34

1.6.3 立体视觉 35

1.6.4 标定 37

1.6.5 三维场景表示 37

 1.7 多媒体处理技术的发展和应用 38

 1.8 本章小结 39

第2章 FPGA技术和EDA软件 40

 2.1 Xilinx FPGA简介 40

 2.2 Spartan-3E FPGA简介 42

2.2.1 Spartan-3E FPGA 42

2.2.2 Spartan-3E系列FPGA结构说明 43

 2.3 Spartan-3E入门套件 47

 2.4 ISE组件介绍和安装方法 48

 2.5 ISE工作环境 53

 2.6 MATLAB和Simulink简介 57

 2.7 MATLAB和Simulink的安装方法 59

 2.8 MATLAB和Simulink工作环境 63

 2.9 FPGA开发流程 68

 2.10 本章小结 70

第3章 System Generator基础 71

 3.1 System Generator概述 71

3.1.1 System Generator安装 71

3.1.2 System Generator主要特征 71

 3.2 System Generator开发流程 72

3.2.1 搭建System Generator模型 73

3.2.2 仿真验证 74

3.2.3 HDL代码生成 75

3.2.4 ISE编译 77

3.2.5 硬件细节观察 81

3.2.6 比特文件下载 88

 3.3 本章小结 90

第4章 System Generator模块分析 91

 4.1 模块列表 91

 4.2 基本模块 95

4.2.1 System Generator模块 95

4.2.2 WaveScope模块 97

4.2.3 FPGA边界模块 101

4.2.4 Delay和Register模块 104

4.2.5 Counter模块 107

4.2.6 Relational模块 109

4.2.7 ChipScope模块 110

 4.3 运算相关模块 119

4.3.1 AddSub模块 119

4.3.2 Invert和Negate模块 119

4.3.3 除法模块 120

 4.4 数据格式相关模块 124

 4.5 移位相关模块 126

 4.6 速率相关模块 129

 4.7 滤波器相关模块 133

 4.8 MCode模块 134

 4.9 存储相关模块 139

 4.10 Subsystem模块 144

 4.11 硬件协仿真模块 148

4.11.1 硬件协仿真模块生成 148

4.11.2 硬件协仿真模块使用 150

 4.12 本章小结 151

第5章 音频处理 152

 5.1 音频数字化 152

5.1.1 音频数字化理论基础 152

5.1.2 音频直通系统实现 153

5.1.3 采样速率与采样精度实现 156

5.1.4 双声道音频实现 158

 5.2 语音编码 159

5.2.1 DM编码理论 159

5.2.2 DM编码实现 160

 5.3 音频水印 161

5.3.1 音频数字水印基础理论 162

5.3.2 基于最低有效位算法实现 163

 5.4 音频数字滤波器 164

5.4.1 数字滤波器基础理论 164

5.4.2 反馈滤波器实现 165

5.4.3 带通滤波器实现 166

5.4.4 带阻滤波器 168

5.4.5 自适应滤波器实现 169

 5.5 本章小结 179

第6章 图像的基本处理 180

 6.1 图像直通系统 180

 6.2 图像几何变换 187

6.2.1 图像几何变换定义 187

6.2.2 图像几何变换实现 187

 6.3 图像加减运算 189

6.3.1 图像加减运算定义 189

6.3.2 图像加减运算实现 189

 6.4 图像二值化 194

6.4.1 图像二值化定义 194

6.4.2 分布式资源二值化实现 196

6.4.3 ROM二值化实现 197

 6.5 灰度直方图 198

6.5.1 直方图的表示方法 198

6.5.2 直方图统计实现 201

 6.6 灰度变换 206

6.6.1 灰度变换方法 206

6.6.2 ROM灰度变换实现 207

 6.7 本章小结 210

第7章 图像增强 211

 7.1 图像平滑 211

7.1.1 邻域平均法 211

7.1.2 消噪声掩模法 212

7.1.3 频域低通滤波 212

 7.2 高斯滤波 213

7.2.1 高斯滤波法 213

7.2.2 高斯平滑实现 215

 7.3 中值滤波 220

7.3.1 中值滤波法 220

7.3.2 中值滤波实现 220

 7.4 图像锐化 222

7.4.1 微分法 223

7.4.2 反锐化掩模法 224

7.4.3 频域高通滤波 225

7.4.4 图像锐化实现 225

 7.5 本章小结 227

第8章 图像退化复原 228

 8.1 图像退化 228

8.1.1 图像退化模型 228

8.1.2 图像退化实现 231

 8.2 图像复原 232

8.2.1 逆滤波法 232

8.2.2 维纳滤波法 233

8.2.3 约束最小平方滤波法 234

8.2.4 等功率谱滤波法 235

8.2.5 图像复原实现 236

 8.3 本章小结 237

第9章 图像形态学处理 238

 9.1 基本概念 238

 9.2 图像腐蚀 240

9.2.1 图像腐蚀运算 240

9.2.2 图像腐蚀实现 241

 9.3 图像膨胀 246

9.3.1 图像膨胀运算 246

9.3.2 图像膨胀实现 247

 9.4 图像细化 251

9.4.1 图像细化运算 251

9.4.2 图像细化实现 251

 9.5 本章小结 259

第10章 图像边缘检测与分割 260

 10.1 边缘检测 260

10.1.1 边缘检测原理 260

10.1.2 Roberts算子 262

10.1.3 Sobel算子 263

10.1.4 Sobel算子实现 263

10.1.5 Prewitt算子 266

10.1.6 Laplace算子 266

10.1.7 Laplace算子实现 267

10.1.8 LOG算法 268

10.1.9 LOG算法实现 268

10.1.10 Canny算子 271

 10.2 图像分割 272

10.2.1 门限法 272

10.2.2 统计门限法 274

10.2.3 自适应分割实现 274

 10.3 本章小结 279

第11章 图像正交变换 280

 11.1 离散傅里叶变换 280

11.1.1 一维离散傅里叶变换 280

11.1.2 二维离散傅里叶变换 281

11.1.3 一维快速傅里叶变换 282

11.1.4 二维快速傅里叶变换 284

 11.2 离散余弦变换 284

11.2.1 一维离散余弦变换 284

11.2.2 二维离散余弦变换 285

11.2.3 DCT与FFT的关系 286

11.2.4 离散余弦变换实现 286

 11.3 小波变换 288

11.3.1 小波基本概念和原理 288

11.3.2 二维离散小波变换 289

11.3.3 小波变换实现 292

 11.4 本章小结 298

第12章 彩色图像处理 299

 12.1 颜色空间转换 299

12.1.1 颜色空间转换公式 299

12.1.2 颜色空间转换实现 300

 12.2 伪彩色增强 302

12.2.1 伪彩色增强方法 302

12.2.2 伪彩色增强实现 303

 12.3 本章小结 306

第13章 视频处理 307

 13.1 视频直通系统 307

 13.2 动目标检测 310

13.2.1 动目标检测方法 310

13.2.2 动目标检测实现 313

 13.3 目标跟踪 315

13.3.1 目标跟踪方法 315

13.3.2 目标跟踪实现 317

 13.4 本章小结 325

 参考文献 326