基于FPGA的实时图像边缘检测系统设计及实现

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现如今科技发展迅速,人们获取信息的途径有多种多样,对于信息的传递,最直观的是图像信息的传递,图像是人们去感知事物最直接,最快捷的方式,是重要的信息传输媒介。其中,边缘信息是图像信息较为重要的信息之一,在做一些特征的提取方面有着很重要的作用,同时,也是人们比较关心的一个信息。随着现在数字图像技术的发展,图像数据的传输也越来越大,造成传输比较慢的问题是比较常见的一个问题,同时,由于计算机利用软件进行计算并不是特别方便的原因,采用FPGA设计一个平台会更加适合对图像边缘计算,由于FPGA具有并行性,以及其可以进行流水线设计,同时,其可以设计一个单独的ASIC用于设计,具有很好的便携性,极大的方便了图像处理。本文通过设计一个基于FPGA的实时图像边缘检测系统,解决了传统计算机利用软件进行图像处理时实时性不够,传统图像处理耗时比较长的缺点,同时通过对传统的边缘检测的算法加以改良,采用8方向的卷积方法进行卷积,并且通过自适应双阈值的方法进行边缘检测。本文主要通过4个模块进行工作,主要有摄像头采集部分,存储部分,算法处理部分等。通过使用FPGA芯片对图像实现边缘检测,其中,本文使用OV5640摄像头对图像进行采集,将采集的数据信息存储在SDRAM存储器中,在FPGA芯片中实现算法模块,利用Sobel算子对图像进行边缘检测,最后通过VGA显示出边缘信息。本设计主要是通过利用FPGA设计一个硬件平台,并且通过在FPGA芯片中实现算法,利用FPGA的并行处理和流水线设计,可以加快图像处理的运算速度,而目前的CPU处理通过串行方式计算,并不如FPGA硬件平台,因此,本文选择了FPGA作为主要的控制芯片进行设计,通过自适应阈值的Sobel算子进行边缘检测,在加速图像处理的同时,通过采用自适应阈值的方法,改善边缘检测的质量,最后通过控制VGA在显示器上显示出来。本文主要的创新点在于通过8方向双阈值的Sobel算子并且采用自适应阈值的方法在FPGA硬件平台上实现边缘检测,并最终显示出来。本文设计主要针对OV5640摄像头控制、VGA显示控制、SDRAM控制器设计,同时需要对IIC协议、中值滤波及边缘检测算法在FPGA芯片的实现等。最终通过一系列设计将图像边缘处理,在显示器中显示。
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