14、图像算法测试、调优与调试指南

图像算法测试、调优与调试指南

1 算法运行问题成因

在应用开发中，很少有开发者能让系统首次运行就达到预期效果，算法往往会因设计或实现问题，需要进行调优或调试。常见的问题成因有以下四类：
|问题类型|具体描述|
| ---- | ---- |
|设计错误|涵盖逻辑错误、算法不适合任务或不够健壮等问题。严谨的设计流程应在FPGA实现前消除此类错误，但许多开发采用非正式设计流程，易出现此类问题。|
|实现错误|包括语法错误（如拼写错误、操作错误、括号位置错误），通常会导致编译失败；还有实现与设计不匹配的细微错误，如操作映射到FPGA时未考虑延迟，以及并行子系统冲突等问题。|
|调优错误|算法基本正确，但参数设置不当，导致无法按预期运行。调优就是找到能使算法性能最优的参数集。|
|时序错误|算法逻辑正确，但时钟速度过快，超过逻辑传播延迟。系统在性能极限运行时，可能因寄存器建立和保持时间违规而间歇性失败。|

2 算法设计与测试

2.1 算法测试难题

设计图像处理算法是一个试探性过程，需要大量实验来确定图像处理操作序列。测试复杂算法时，由于输入空间巨大，难以进行全面测试。例如，一个低分辨率的256×256灰度图像就有2⁵²⁴²⁸⁸种不同图像，实际应用中可能遇到的图像数量过多，全面测试不现实。

2.2 测试图像选择

测试图像处理算法时，应选择样本图像，除典型案例外，要使用能测试正确操作边界的图像。在缺陷检测中，大量接近分类边界的测试图像很有用。必要时，可人工修改现有图像，模拟光照变化、调整对比度或修改噪声特性。

2.3 测试模式与噪声源 </