灰度形态学滤波作为一种非线性空域滤波技术是图像预处理的基本技术之一,广泛的应用在目标检测和跟踪等图像处理系统中,主要用来实现平滑图像、凸显图像中感兴趣区域、描绘图像不同区域间的边界等图像预处理功能^[1]。本文设计了基于FPGA实现的并行大模板灰度形态学滤波IP,IP实现的是一维灰度形态学滤波,结构元素大小可配置,通过调用本文设计的IP可以实现结构元素大小最大为81?81的二维灰度形态学滤波,降低存储资源消耗,减少滤波过程中大量的冗余计算,降低运算资源消耗,每个时钟周期并行处理8个像素,数据通过率高,能够应用于实时性要求高且硬件资源有限的嵌入式图像处理系统。针对IP实现必须降低存储资源消耗这一要求,设计了用一维形态学滤波实现二维形态学滤波的方案以减少大模板滤波时二维窗口生成对存储资源的消耗,对于一维形态学滤波列运算时的数据解析方式提出了要求,设计了列转置电路以达到每个周期像运算电路提供8个相邻的列像素。针对IP必须提高时钟工作频率以满足系统对系统的实时性要求这一问题,通过挖掘大模板形态学滤波过程中运算电路的可重用性,充分开发形态学滤波的并行性,提高了灰度形态学滤波IP的数据通过率。IP在配置为不同结构元素大小时,极值运算电路都相同且共用一个74输入极值电路,减少了运算资源消耗。根据上述方案,本文完成了并行大模板灰度形态学滤波IP电路设计、功能验证、综合以及布局布线的工作。IP设计在Xilinx公司XC7K325T-I型号FPGA上进行了逻辑综合和实现,最高时钟频率为150MHz。调用IP对大小为512?64 0的图像做一维灰度形态学腐蚀/膨胀时,耗时约为0.33ms,数据通过率达到984Mpx/s,实现二维灰度形态学腐蚀/膨胀时,耗时约为0.99ms,数据通过率达到328Mpx/s,完成二维灰度形态学开运算/闭运算时,耗时约为1.32ms,数据通过率达到246Mpx/s,利用较少的运算资源和存储资源可满足嵌入式图像处理系统的实时性要求。