[发明专利]一种基于HLS的二维傅里叶变换IP核的设计方法

摘要

本发明公开了一种基于HLS的二维傅里叶变换IP核的设计方法，具体为：将图像处理中的二维傅里叶变换拆分成两个一维傅里叶变换；利用DIT的基‑2快速傅里叶计算方法对一维傅里叶变换进行计算；采用HLS工具对处理长度分别为256和128的一维傅里叶变换IP核进行设计，包括旋转因子的加速设计、倒位序的设计以及傅里叶反变换的设计。本发明通过对二维傅里叶变换进行拆分，并采用快速傅里叶变换分别设计一维的傅里叶变换，利用简化算法在软件方面实现加速，利用HLS进行硬件IP核设计，利用并行计算在硬件上实现加速，将图像处理技术中的二维傅里叶变换加速后，有利于算法处理的实时性设计，提高图像处理算法的工业实用性。

主权项

1.一种基于HLS的二维傅里叶变换IP核的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，将图像处理中的二维傅里叶变换拆分成两个一维傅里叶变换，令待处理图像的尺寸为256*128，则两个一维傅里叶变换处理的维度分别为256和128；步骤2，利用DIT的基‑2快速傅里叶计算方法对一维傅里叶变换进行计算；步骤3，采用HLS工具对处理长度分别为256和128的一维傅里叶变换IP核进行设计，包括旋转因子的加速设计、倒位序的设计以及傅里叶反变换的设计；其中，旋转因子的加速设计具体如下：旋转因子的计算公式为：其中，表示旋转因子，n＝0,1,…,N‑1，m＝0,1,…,N‑1，N表示一维傅里叶变换的长度；对于长度分别为256和128的一维傅里叶变换进行计算时，预先计算出对应256和128序列的全部旋转因子值，存入到数组中，在进行HLS设计时，直接调用数组中对应的旋转因子值即可；倒位序的设计具体如下：256序列输入点序号p的变序操作为：((p&0x80)>>7)|((p&0x40)>>5)|((p&0x20)>>3)|((p&0x10)>>1)|((p&0x08)<<1)|((p&0x04)<<3)|((p&0x02)<<5)|((p&0x01)<<7)；128序列输入点序号q的变序操作为：((q&0x40)>>5)|((q&0x20)>>3)|((q&0x10)>>1)|((q&0x08)<<1)|((q&0x04)<<3)|((q&0x02)<<5)；傅里叶反变换的设计具体如下：将傅里叶变换后的值取共轭，再调用一次傅里叶变换，得到的结果再取共轭，再乘以1/N即得到傅里叶反变换的结果；令输入序列为x(n)，取共轭后记为x*(n)，x(n)傅里叶变换后得X(m)，取共轭后记为X*(m)，有如下公式：