【摘 要】
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伴随着计算机视觉和多媒体应用的结合程度越来越高,在生活中的各个领域几乎都会采用到图像处理技术。实际上,关于图像处理的算法大多是基于软件平台进行仿真,从而无法保证其是否能够在硬件平台进行完整的功能映射实现。本文主要是基于FPGA的图像边缘检测算法进行研究,从图像处理的核心部分入手,即二维卷积,将在FPGA上实现其功能,从卷积核的角度进行多种图像处理效果分析,在此基础上对用于进行图像边缘检测的Cann
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伴随着计算机视觉和多媒体应用的结合程度越来越高,在生活中的各个领域几乎都会采用到图像处理技术。实际上,关于图像处理的算法大多是基于软件平台进行仿真,从而无法保证其是否能够在硬件平台进行完整的功能映射实现。本文主要是基于FPGA的图像边缘检测算法进行研究,从图像处理的核心部分入手,即二维卷积,将在FPGA上实现其功能,从卷积核的角度进行多种图像处理效果分析,在此基础上对用于进行图像边缘检测的Canny算子模型进行映射改进,主要是针对该模型中所包含的Sobel算子部分进行设计改进,并对改进后的模型进行效果验证。本文所做的研究如下:1.基于FPGA实现二维卷积的图像处理方案,以3×3卷积核为基础,在FPGA上通过三次缓存完成三次对位乘法加权求和运算,最终将三次加权和进行累加实现二维卷积处理;将二维卷积处理作为核心,对RGB图像进行处理,针对RGB图像的读取方式进行改进,并对其在FPGA上和MATLAB上多种阈值下的处理效果进行对比分析,以此证明基于FPGA实现的二维卷积图像处理的有效性。2.将传统Sobel算子基于Cordic技术作出改进,Sobel算子主要功能是能够计算出像素的梯度信息,再由梯度信息中所包含的模值和方向数据来完成图像的边缘检测。本文利用Cordic计算模型中的向量模式,将坐标由笛卡尔矩形坐标系变换到极坐标系,通过多次迭代旋转计算求得梯度信息,以此实现Sobel算子功能,从而避免在FPGA的设计上通过调用IP核来完成求根号和反正切的运算,大大地提升了片上资源的占用率。3.在Canny算子中调用改进后Sobel算子模块,该方案是在Canny算子利用高斯滤波完成图像的平滑处理后利用改进型的Sobel算子求得梯度,并将处理后的方向信息通过查找表进行获取,再对计算结果中的模值做非最大值抑制处理,这里通过等式变换消除法运算配合事先存储的查找表来实现计算中的参数一致性,以此来提高计算效率。最终,对处理结果进行滞后双阈值操作,从而完成整个Canny算子的图像边缘检测流程。
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