基于Sobel算子的實(shí)時(shí)圖像邊緣檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、邊緣檢測(cè)技術(shù)是數(shù)字圖像處理中重要的技術(shù)，在產(chǎn)品檢測(cè)、交通控制、國防安全和生物醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。因而，研究和開發(fā)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、靈活的邊緣檢測(cè)圖像處理系統(tǒng)，具有極其重要的使用價(jià)值和研究意義。
　　在此背景下，利用硬件處理器建立實(shí)時(shí)圖像的邊緣檢測(cè)系統(tǒng)由此應(yīng)運(yùn)而生。其中, FPGA由于它獨(dú)特的邏輯結(jié)構(gòu)；豐富的存儲(chǔ)資源；良好實(shí)時(shí)性、可靠性、靈活性等諸多優(yōu)勢(shì)，使其在眾多處理器芯片中脫穎而出。本文通過對(duì)目前主流的邊緣檢測(cè)算子及FP

2、GA處理芯片進(jìn)行分析、研究，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像的邊緣檢測(cè)為目的，設(shè)計(jì)了利用Sobel算子對(duì)人體步態(tài)視頻圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)的系統(tǒng)。
　　本文所設(shè)計(jì)的邊緣檢測(cè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)主要由外部功能設(shè)備和內(nèi)部邏輯功能器件兩部分構(gòu)成。其中，外部功能設(shè)備主要包括圖像采集的攝像頭和用于實(shí)時(shí)顯示的液晶屏。而內(nèi)部邏輯功能器件則可以細(xì)分為：圖像采集功能模塊、數(shù)據(jù)緩存功能模塊、邊緣檢測(cè)處理功能模塊和結(jié)果顯示功能模塊四大部分。
　　圖像采集功能模塊的主要作用是將

3、攝像頭采集的模擬視頻信號(hào)經(jīng)過A/D解碼轉(zhuǎn)換為符合PAL制式的、可供各種操作的視頻數(shù)字信號(hào)；數(shù)據(jù)緩存功能模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)圖像數(shù)字信號(hào)進(jìn)行讀寫操作和緩存處理，保證數(shù)據(jù)能夠在各功能器件之間有序、高效的進(jìn)行傳輸；邊緣檢測(cè)模塊利用實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精準(zhǔn)度高且易于硬件實(shí)現(xiàn)的Sobel算子來完成人體步態(tài)輪廓的邊緣檢測(cè)工作，結(jié)果顯示功能模塊則是以增強(qiáng)人機(jī)交互性、提高可視化效果目的，通過利用D/A轉(zhuǎn)換器和VGA接口，將經(jīng)過邊緣檢測(cè)后的圖像結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)

4、驗(yàn)證，Sobel算子能夠在確保檢測(cè)準(zhǔn)確度的同時(shí)，最大限度的提升系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
　　在本文系統(tǒng)中，使用Altera公司Cyclone IV系列中型號(hào)為EP4CE的FPGA芯片作為核心處理器，上述各功能模塊的設(shè)計(jì)由硬件描述語言Verilog進(jìn)行編寫，并利用Altera公司提供的Quartus II12.1開發(fā)平臺(tái)以及Modelsim仿真工具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。本系統(tǒng)以每秒25幀圖像的速率對(duì)視頻輸入圖像進(jìn)行采集, FPGA以40MHz的速率控