基于FPGA的实时图像边缘检测系统设计
发布时间：2021-08-18 12:59
随着社会工业技术的高速发展,图像处理在社会中占的比重越来越大。而图像边缘做为图像的基本特征,包含着图像中大量关键信息,边缘检测的质量决定了后续图像处理的准确性。然而随着图像技术的发展,图像传输数据越来越大,基于软件的数字图像处理越来越无法满足图像技术的实时性,用高速电路方式来进行图像处理已经成为当前研究的一个新领域。FPGA的高速并行性以及流水线结构的特点,则非常适用于快速图像处理。本文针对传统图像处理耗时长,实时性低的特点,构建了基于FPGA的实时图像边缘检测系统,主要包括采集、存储、处理和显示四个模块。在图像采集模块,通过IIC接口协议完成OV5640图像采集模式的配置。在存储模块通过SDRAM完成图像的缓存设置。在显示模块,通过VGA接口完成图像在显示屏上的显示。由于目前所用的中值滤波算法计算流程多,耗费时间大,无法在硬件上快速实现。在基于中值滤波原理的基础上,利用比较器和FPGA的并行性,实现了快速中值滤波算法,减少了中值滤波的时间消耗。在图像边缘检测模块中,改进Sobel边缘检测算法,在45o和135o增加两个模板,采用四模板算法结...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SDRAM存储模块
FPGA内部结构
2基于FPGA边缘检测系统方案的总体设计11FPGA是由若干排列规则的门阵列构成，相比于其他硬件而言，内部含有更多地I/O口和触发器，集成度更高。FPGA采用的是逻辑阵列单元，内部包含可配置逻辑模块CLB(ConfigurableLogicBlock）、输入/输出IO口和内部资源连线三个部分。它与其他器件的逻辑资源工作方式不同，内部采用LUT(LookUpTable)查找表实现逻辑组合，迭代性强，可完成复杂的逻辑电路功能。FPGA拥有着丰富的电平接口，可以保证实现各种各样不同的通信协议，它的高速并行性和流水线设计非常适合图像的实时传输。图2.2FPGA内部结构Fig.2.2FPGAinternalstructure由于FPGA的可擦除性和迭代性，它的开发流程和基于处理器的软、硬件开发流程不同，具体如下：图2.3FPGA开发流程Fig.2.3FPGAdevelopmentprocess①需求分析到模块划分。根据用户需求分析，确定系统完成功能的复杂程度，
【参考文献】：
期刊论文
[1]现代医学影像技术中计算机图像处理技术的应用[J]. 于大伟,曹章. 影像研究与医学应用. 2019(05)
[2]改进的自适应中值滤波算法[J]. 黄文笔,战荫伟,陈家益,徐秋燕. 计算机系统应用. 2018(10)
[3]基于DSP+FPGA线性结构的计算机图像处理系统设计研究[J]. 高菲,贾涛. 电子设计工程. 2018(17)
[4]基于小波变换的图像处理技术[J]. 赵满庆. 电子技术与软件工程. 2018(10)
[5]研究数字图像处理技术的现状及其发展方向[J]. 倪澎涛. 信息通信. 2017(08)
[6]流水线技术在FPGA设计中的运用[J]. 张立学,尹东辉. 计算机时代. 2016(02)
[7]基于FPGA的Laplace边缘检测算法设计与实现[J]. 侯宝临,付涛,秦明伟. 电视技术. 2015(09)
[8]基于FPGA+DSP的实时图像处理系统设计与实现[J]. 罗戈亮,鲁新平,李吉成. 微处理机. 2010(02)
[9]基于FPGA的快速中值滤波算法[J]. 王宇新,贺圆圆,郭禾,龙珠. 计算机应用研究. 2009(01)
[10]基于ARM嵌入式图像处理系统设计与实现[J]. 林文森,李钟慎,洪健. 福州大学学报(自然科学版). 2008(S1)
博士论文
[1]图像边缘检测技术及其应用研究[D]. 曾俊.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]基于边缘检测的高速铁路设备识别方法研究[D]. 马真.南京邮电大学 2018
[2]基于FPGA的图像边缘检测系统研究[D]. 胡红伟.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于FPGA的实时图像采集处理显示系统[D]. 宫珊.电子科技大学 2017
[4]基于FPGA嵌入式视觉的目标定位方法与应用[D]. 凌璐祥.华南理工大学 2017
[5]嵌入式图像处理系统的设计与研究[D]. 蒋立丰.东华大学 2013
[6]基于数学形态学的图像边缘检测方法[D]. 曹晓琳.哈尔滨工业大学 2012
[7]基于机器视觉的定位算法研究与实现[D]. 李梦宁.电子科技大学 2011
[8]基于FPGA图像处理系统的关键算法研究及硬件实现[D]. 张海青.重庆大学 2010
[9]基于ARM的嵌入式网络打印适配器的研制[D]. 李军.上海交通大学 2007
[10]高分辨率实时图像处理系统的FPGA设计及实现[D]. 王海涛.电子科技大学 2006
本文编号：3349933
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SDRAM存储模块
FPGA内部结构
2基于FPGA边缘检测系统方案的总体设计11FPGA是由若干排列规则的门阵列构成，相比于其他硬件而言，内部含有更多地I/O口和触发器，集成度更高。FPGA采用的是逻辑阵列单元，内部包含可配置逻辑模块CLB(ConfigurableLogicBlock）、输入/输出IO口和内部资源连线三个部分。它与其他器件的逻辑资源工作方式不同，内部采用LUT(LookUpTable)查找表实现逻辑组合，迭代性强，可完成复杂的逻辑电路功能。FPGA拥有着丰富的电平接口，可以保证实现各种各样不同的通信协议，它的高速并行性和流水线设计非常适合图像的实时传输。图2.2FPGA内部结构Fig.2.2FPGAinternalstructure由于FPGA的可擦除性和迭代性，它的开发流程和基于处理器的软、硬件开发流程不同，具体如下：图2.3FPGA开发流程Fig.2.3FPGAdevelopmentprocess①需求分析到模块划分。根据用户需求分析，确定系统完成功能的复杂程度，
【参考文献】：
期刊论文
[1]现代医学影像技术中计算机图像处理技术的应用[J]. 于大伟,曹章. 影像研究与医学应用. 2019(05)
[2]改进的自适应中值滤波算法[J]. 黄文笔,战荫伟,陈家益,徐秋燕. 计算机系统应用. 2018(10)
[3]基于DSP+FPGA线性结构的计算机图像处理系统设计研究[J]. 高菲,贾涛. 电子设计工程. 2018(17)
[4]基于小波变换的图像处理技术[J]. 赵满庆. 电子技术与软件工程. 2018(10)
[5]研究数字图像处理技术的现状及其发展方向[J]. 倪澎涛. 信息通信. 2017(08)
[6]流水线技术在FPGA设计中的运用[J]. 张立学,尹东辉. 计算机时代. 2016(02)
[7]基于FPGA的Laplace边缘检测算法设计与实现[J]. 侯宝临,付涛,秦明伟. 电视技术. 2015(09)
[8]基于FPGA+DSP的实时图像处理系统设计与实现[J]. 罗戈亮,鲁新平,李吉成. 微处理机. 2010(02)
[9]基于FPGA的快速中值滤波算法[J]. 王宇新,贺圆圆,郭禾,龙珠. 计算机应用研究. 2009(01)
[10]基于ARM嵌入式图像处理系统设计与实现[J]. 林文森,李钟慎,洪健. 福州大学学报(自然科学版). 2008(S1)
博士论文
[1]图像边缘检测技术及其应用研究[D]. 曾俊.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]基于边缘检测的高速铁路设备识别方法研究[D]. 马真.南京邮电大学 2018
[2]基于FPGA的图像边缘检测系统研究[D]. 胡红伟.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于FPGA的实时图像采集处理显示系统[D]. 宫珊.电子科技大学 2017
[4]基于FPGA嵌入式视觉的目标定位方法与应用[D]. 凌璐祥.华南理工大学 2017
[5]嵌入式图像处理系统的设计与研究[D]. 蒋立丰.东华大学 2013
[6]基于数学形态学的图像边缘检测方法[D]. 曹晓琳.哈尔滨工业大学 2012
[7]基于机器视觉的定位算法研究与实现[D]. 李梦宁.电子科技大学 2011
[8]基于FPGA图像处理系统的关键算法研究及硬件实现[D]. 张海青.重庆大学 2010
[9]基于ARM的嵌入式网络打印适配器的研制[D]. 李军.上海交通大学 2007
[10]高分辨率实时图像处理系统的FPGA设计及实现[D]. 王海涛.电子科技大学 2006
本文编号：3349933
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