跟李凡老师学FPGA图像加速器之D01：图像处理基础（20170425课堂笔记）

跟李凡老师学FPGA图像加速器之D01：图像处理基础（含Matlab工具、图像边缘检测算法）（20170425课堂笔记）

用笨笔头整理课堂笔记，用以备忘，温故而知新。
整理文稿的细节处未能一一体现李凡老师讲课精髓和独特风采，有待下一步补充完善。
感谢李凡老师博大精深的学识、孜孜不倦的教诲，并敬请李凡老师原谅本人拙劣的课堂笔记。

近期精彩课程安排如下图。
实际执行可能会有所调整，谨供参考。

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        到工作岗位上，我们有可能会接触通信，可能会接触CPU，也有可能会接触图像。
        特别是FPGA现在的应用，像虚拟现实、人工智能，不可或缺地要用到图像。
        比方说像现在很热的自动驾驶技术，其中要对传感器进行采样进行处理之外，很重要的就是图像。
        我们通过这个课程，我们会了解图像的算法，同样将我们之前学习的一些课程的应用。
        其次呢，我们还会来说到加速器，accelerator，这个也是FPGA应用的一个非常重要的方向。
        虚拟现实、人工智能等等，都必须用到加速器的思想。
       

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        我们现在说一下图像的应用。
        图像应用呢，我们会借用MATLAB图像工具箱来做对应的分析。
        这门课说的是图像的边缘处理。
        什么是图像边缘处理呢？
        如果我们现在到照相馆去照合成的一张相，现在是有这个业务的。
        照相馆的背后呢，用蓝色的或者是用白色的背景，给你拍出一张照片来。
       

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        它会有一些背景，比方说，雪山草原海滩，给你合成上去，现在的照相馆是有这个业务的。
        不知道我们同学有没有去做过这个。
        有些同学Photoshop做得好，就可以自己来做，PS上去，很简单。
        如果背景是白色或者是蓝色，前景的图像把它抠出来，照相馆的小女孩给你把图像抠出来，沿着图像的边缘抠出来。       

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        然后再合成一张背景。
        如果我们做过Photoshop，或者在照相馆看过操作，你对小女孩把图像抠出来的操作一定会有深刻的体会。
        这样呢，我们就得到了图像的边沿。
        得到了图像的边沿，然后呢，就可以把图像抠出来，我们来用选择的背景。
        另外呢，我们说到，第30章这个项目，用这个图像边缘的时候，它是用于军事目的的。
        我们知道，朝鲜战争，米格战机空中格斗，主要是靠飞行员，飞行员的技巧。       

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        但是现代战机的速度非常高，而且它的火控系统和驾驶都比较复杂，还有自动的空中格斗系统，飞行员他也参与，但不是主要的。
        不像朝鲜战争，五几年的时候，主要是靠人来操纵。
        它是有机械操纵，来锁定敌方目标，是用光学系统来锁定，超视距的话是用雷达，空中格斗的时候，就要用光学，锁定住敌方战机。
        现代的空中格斗反而简单，飞行员用目镜锁定目标以后，按下按钮，火控系统就会自动跟踪目标。
        但是注意到，这样的话有一个前提，就是这个光学系统必须是用计算机，不是用人，要把图像识别出来。       

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        模式识别，图像识别的基础是什么？
        要把图像的边框轮廓打出来。
        这个时候你就不能请摄影棚里的小姑娘来操作了。
        等她慢慢地抠出一副敌机的轮廓来，敌机早跑了。

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        那是由计算机来抠的。
        那是由算法来抠的，而且还要非常快，为什么要快呢？
        在我们绿皮书这个教材上面，它要求用720p，就是720*1280的解析度。
        要抠出每秒25帧，很低的速度。
        我们知道，我们现在的显示器，是每秒70帧。
        当初我们写这个教材的时候，只需要25帧。
        25帧速度就够快了。
        25帧，空中格斗系统就能产生一些响应了。
        但是现代肯定不够，现代的战机，要做到多少呢？

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        要做到100多帧。
        我们现在看到的70帧，现在要做到100多帧以上。
        才能跟得上现代武器的系统。
        在这个课程里面就有这么个问题。
        就是它要每秒25帧。把25帧的边沿得到。
        所以说要用自动的算法得到。
        这个教材里面，稍后呢，我们会介绍加速器的思想。
        也就是说每秒25帧，如果我们能把它抠出来，用CPU的方法，当时用最好的芯片，速度最高的DSP的芯片，都无法满足每秒25帧。

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        要怎么做呢？
        要用硬件的方法。
        按照计划，我们今天就来讨论图像和处理，并且呢，我们把速度要提升到140帧以上。
        后期课程安排。