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基于FPGA的图像边缘检测系统研究与设计

乔磊  
【摘要】:数字图像处理中快速有效的边缘检测技术是当前图像处理领域研究的热点,虽然可以通过普遍的软件处理方法实现,但因数据量大以及软件数据处理能力的限制,无法满足一些工业领域对边缘检测的实时性要求。FPGA具有并行运算及流水线的特点,非常适合数据量大且计算量大但又不涉及大量数据存储的处理,适合快速边缘处理系统。论文主要研究了基于FPGA的阈值自适应Sobel边缘检测方法,其中有对边缘的非极大值抑制处理,可以更好的去除伪边以提高精度还可对边缘宽度细化,同时在Sobel边缘梯度阈值设定上,采用图像梯度直方图曲线的最大二阶导数对应的梯度,可使计算出的阈值适应环境变化,相对于手动设置经验阈值的处理方式具有较高的可靠性和适应性。系统的图像采集模块选用OV7725模组,在FPGA中完成图像的采集、滤波和边缘检测以及图像数模转换显示的所有过程。系统整理处理流程为,OV7725相机经过FPGA的相机控制模块配置,采集了 YCbCr422格式的图像数据输入到FPGA芯片,之后经过FPGA数据接收模块将白色图像转换成灰度图像,之后经过图像处理,最后将图像通过VGA控制模块显示。本文对图像处理的实现进行了详细的介绍,同时在本文的最后对其处理效果进行了分析。本系统设计基于FPGA的边缘提取处理平台是完全硬件属性,具有较高的运行速率,其处理速度与相机输入视频数据流的速率相同,仅有80.175us的数据流延时,具有稳定高效的边缘提取功能,能够快速获取目标物体特征,可适应于多种工业应用场合。


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