基于FPGA的轻量化霍夫变换加速器设计与实现
来源：电子测量技术杂志2025年第19期北京时间：
作者：蒋晨鑫，肖昊，徐瀚，朱骄阳
单位：合肥工业大学微电子学院 合肥 230601
摘要：霍夫变换是一种检测直线的常用方法，有很好的抗干扰能力及鲁棒性。但由于霍夫变换检测直线计算复杂度高，存储需求大，在硬件上部署困难。本研究提出了一种基于分级霍夫变换思想的改进霍夫变换算法，该算法将一次霍夫变换分解成两次变换运算，第一次运算图像经过下采样处理降低了第一级投票器的存储需求，第二次运算的投票器存储范围受第一次运算出来的参数限制，很好地解决了霍夫变换在硬件部署上存储需求大的问题，并且利用三角函数变换公式改进霍夫变换算法使得每次变换可以采用并行流水线设计，提高了计算效率。实验基于FPGA实现了分级流水线霍夫变换硬件架构，结果表明，本研究提出的架构在片上RAM资源占用上较经典霍夫变换硬件架构降低了89.8%，检测精度综合提升了39.94%，在100 MHz时钟频率下检测一张1 024×1 024的图片中的直线花费的时间为13.11 ms，相比于软件执行霍夫变换直线检测速度上有很大的提升。
关键词：FPGA;霍夫变换;硬件加速器;直线检测;图像处理
基金资助：国家自然科学基金（62274052）项目资助
