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基于FPGA的视频图像边缘检测硬件加速器设计

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基于FPGA的视频图像边缘检测硬件加速器设计

作者：魏香香合肥工业大学

学位级别：硕士

随着社会科技的发展,图像处理技术应用于生活的方方方面。图像边缘是图像的基础,因此边缘提取技术意义重大。边缘信号的准确提取为后续人工智能领域中人脸识别、车牌识别、医学诊断等技术提供了基础与保障。目前,在大雾、沙尘、夜晚等... 详细信息

随着社会科技的发展,图像处理技术应用于生活的方方方面。图像边缘是图像的基础,因此边缘提取技术意义重大。边缘信号的准确提取为后续人工智能领域中人脸识别、车牌识别、医学诊断等技术提供了基础与保障。目前,在大雾、沙尘、夜晚等天气复杂的环境下,使用传统的边缘算法提取图像时会出现大量边缘丢失的问题。为了改善提取图像的质量,本课题设计了一种融合直方图均衡化的图像增强边缘检测算法,并利用FPGA并行高速处理数据的特点,在FPGA上实现视频图像边缘检测的硬件加速器设计。本课题的主要工作有:(1)改进了Sobel边缘检测算法。针对传统Sobel算法在复杂环境下出现丢失大量边缘的问题,对该算法进行了改进,将其梯度方向扩展至8方向。通过实验证明,在相同环境下,该改进算法较传统Sobel边缘检测算法能够检测出效果更好的边缘信息。(2)将直方图均衡化与Sobel改进算法相结合,以达到增强边缘细节提取能力的效果。同时通过加入快速中值滤波算法、腐蚀膨胀算法滤除了图像噪声,起到滤波增强的效果,最终完成图像算法模块的设计。(3)实现了以FPGA为硬件平台的加速器设计。本文采用Xlinx Artix7系列的FPGA芯片,用Verilog语言编写对应模块的代码。对整个视频图像边缘检测硬件系统结构进行了仿真与下板测试,结果表明,本文设计的算法在雾霾、夜晚等复杂环境下较传统边缘检测系统能够还原出更多的边缘细节。该算法的资源利用率也较低于部分文献中的同类算法,且运行时间也较少于部分文献中的同类算法。同时,该算法能够实时实现像素为1024×768、帧率为30fps的图像边缘检测,为特殊环境下进行实时边缘检测提供了一种快速解决方案。

关键词： FPGA Sobel 图像边缘图像增强实时性

改进蚁群算法与Zernike矩细分的图像边缘测量方法

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计算机集成制造系统 2015年第6期21卷 1442-1448页

作者：龚立雄黄敏刘永宋李俊重庆理工大学机械工程学院重庆400054 重庆理工大学MBA教育中心重庆400050 长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西西安710064 湖北汽车工业学院机械工程学院湖北十堰442002

针对传统蚁群算法计算耗时、易受噪声影响等缺点,提出一种改进蚁群算法与Zernike矩细分的图像亚像素边缘测量方法。该算法采用二维灰度直方图求解聚类中心、拉普拉斯算子聚类、划分图像边缘点、目标点和噪声点等,利用全局自适应信息素... 详细信息

针对传统蚁群算法计算耗时、易受噪声影响等缺点,提出一种改进蚁群算法与Zernike矩细分的图像亚像素边缘测量方法。该算法采用二维灰度直方图求解聚类中心、拉普拉斯算子聚类、划分图像边缘点、目标点和噪声点等,利用全局自适应信息素更新方式提取图像边缘,进而通过Zernike矩快速算法细分图像亚像素级别边缘,提高了边缘分割精度。以SKF 32308J2/Q轴承为研究对象,采用该方法检测了轴承图像的内、外圈边缘,并通过最小二乘拟合,采用标准件进行轴承的坐标标定,测量了轴承内、外径等几何参数,将该测量方法与改进Hough变换的测量结果相比较,证明了该算法具有较高的测量精度。

关键词：蚁群算法 Zernike矩亚像素图像边缘轴承

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利用小波系数的相关性提取噪声图像边缘

计算机辅助设计与图形学学报 2004年第2期16卷 174-179页

作者：傅一平李志能袁丁浙江大学信息与电子工程学系杭州310027

首先 ,对噪声图像作多层次小波分解 ,得到对应的多个层次的小波系数 ,并利用相邻各层次小波系数的相关性质构建滤波器 ;然后 ,利用该滤波器对平滑小波系数进行滤波操作 ,去除噪声影响 ,得到滤波图像 ;最后 ,对滤波图像阈值化以得到噪声... 详细信息

首先 ,对噪声图像作多层次小波分解 ,得到对应的多个层次的小波系数 ,并利用相邻各层次小波系数的相关性质构建滤波器 ;然后 ,利用该滤波器对平滑小波系数进行滤波操作 ,去除噪声影响 ,得到滤波图像 ;最后 ,对滤波图像阈值化以得到噪声图像的边缘图实验表明。

关键词：小波系数噪声图像滤波器边缘提取抗噪性能图像边缘

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图像边缘检测算法的研究和仿真

计算机仿真 2012年第9期29卷 289-292页

作者：陆怡北京师范大学艺术与传媒学院北京100875

研究图像边缘检测问题,由于图像分割过程产生噪声和丢失边缘信息造成图像质量差。传统检测没有考虑到图像边缘局部结构信息,只是根据前像素点和相邻像素点之间关系来进行边缘检测,不能很好的抑制噪声,易获得断裂的边缘,导致边缘检测精... 详细信息

研究图像边缘检测问题,由于图像分割过程产生噪声和丢失边缘信息造成图像质量差。传统检测没有考虑到图像边缘局部结构信息,只是根据前像素点和相邻像素点之间关系来进行边缘检测,不能很好的抑制噪声,易获得断裂的边缘,导致边缘检测精度较低。为提高图像边缘检测精度,提出一种采用遗传算法的图像边缘检测算法。综合考虑局部结构信息和像素点之间关系的基础上,将边缘检测问题转成一种优化问题,然后采用遗传算法对该问题进行求解。仿真结果表明,相对于传统检测算法,遗传算法提高了图像边缘检测精度,克服传统算法存在的缺陷,稳定性更高,抗噪性能更优。

关键词：图像边缘检测算法遗传算法费用函数

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基于遗传算法的图像边缘检测研究

牡丹江师范学院学报（自然科学版） 2022年第4期48卷 18-21页

作者：朱国武庄金雷王力超刘丙友安徽工程大学电气工程学院安徽芜湖241000 哈尔滨工业大学芜湖机器人产业技术研究院安徽芜湖241000

提出一种基于遗传算法的图像边缘检测方法——GA算法,目的是提高图像有效信息边缘检测提取.GA算法在图像内部像素点和图像内部局部信息关系的基础上,将图像有效信息边缘提取转化成一种优化问题,再采用遗传算法对这种问题求解,获得图像... 详细信息

提出一种基于遗传算法的图像边缘检测方法——GA算法,目的是提高图像有效信息边缘检测提取.GA算法在图像内部像素点和图像内部局部信息关系的基础上,将图像有效信息边缘提取转化成一种优化问题,再采用遗传算法对这种问题求解,获得图像有效的边缘信息.MATLAB实验仿真结果表明,相对于传统的边缘检测算法检测边缘,GA算法不仅克服了传统算法缺陷,提高了图像边缘的边界连续性,且抗干扰能力更好,图像视觉效果更好.

关键词：图像边缘检测算法遗传算法

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图像边缘提取的区域联合分割与主动轮廓模型

激光与红外 2013年第1期43卷 94-97页

作者：高颂李富栋空军驻锦州地区军事代表室辽宁锦州121000

在目标的识别与跟踪处理中,目标图像的边缘提取是一项关键技术。采用边缘区域分割和主动轮廓C-V模型算法,而C-V模型更适用于水下的球体、椭球体边缘检测,具有提取的边缘连续的优点。当然,在处理不同的实际问题时,针对环境条件和要求的不... 详细信息

在目标的识别与跟踪处理中,目标图像的边缘提取是一项关键技术。采用边缘区域分割和主动轮廓C-V模型算法,而C-V模型更适用于水下的球体、椭球体边缘检测,具有提取的边缘连续的优点。当然,在处理不同的实际问题时,针对环境条件和要求的不同,可以选择适合的算子进行图像边缘提取。

关键词：图像边缘分割轮廓模型

图像边缘识别及其在眼球角膜曲率半径测量中的应用

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图像边缘识别及其在眼球角膜曲率半径测量中的应用

作者：颜世田曲阜师范大学

学位级别：硕士

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一种基于图像边缘的矩计算方法

模式识别与人工智能 2003年第3期16卷 292-298页

作者：潘泓夏良正东南大学自动控制系南京210096

本文针对矩不变量计算复杂、实时性差的特点,提出了一种基于图像边缘的任意阶矩的计算方法。首先运用格林定理,将矩计算由平面域转化为曲线域,计算复杂度由O(N^2)降为O(N)。在此基础上,利用曲线的参数方程沿图像边缘进行曲线积分,得出... 详细信息

本文针对矩不变量计算复杂、实时性差的特点,提出了一种基于图像边缘的任意阶矩的计算方法。首先运用格林定理,将矩计算由平面域转化为曲线域,计算复杂度由O(N^2)降为O(N)。在此基础上,利用曲线的参数方程沿图像边缘进行曲线积分,得出任意阶矩的闭式表达式。

关键词：图像边缘矩不变量计算方法格林定理图像识别场景匹配

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基于双阈值的图像边缘实时检测系统

仪表技术与传感器 2019年第8期 83-86,116页

作者：孙晓杰梁义伊犁师范大学电子与信息工程分院

文中设计了一种图像边缘实时检测系统。为快速识别图像的边缘特征,设计双阈值的边缘检测和Canny边缘拼接方法,并应用到TMS320的硬件检测系统中,用OV7670摄像头采集图像,传输到STM32的信号采集和存储电路中,选择树形灰度图验证图像边缘... 详细信息

文中设计了一种图像边缘实时检测系统。为快速识别图像的边缘特征,设计双阈值的边缘检测和Canny边缘拼接方法,并应用到TMS320的硬件检测系统中,用OV7670摄像头采集图像,传输到STM32的信号采集和存储电路中,选择树形灰度图验证图像边缘检测系统。实验数据显示高低阈值分别为0.07和0.04时,检测的图像边缘更贴合原图。结果表明检测系统可以准确识别出图像边缘。

关键词：双阈值 STM32 图像边缘实时监测