基于FPGA的图像边缘检测

1、于基于 FPGA 的的 VGA 图像图像汉字汉字显示及显示及 PS/2 键盘控制设计与应用键盘控制设计与应用 摘摘 要要：现在社会，以计算机技术为核心的信息技术迅速发展，以及信息的爆炸 式增长，人类获得视觉信息的很大一部分是从各种各样的电子显示器件上获得 的，对这些电子显示器件的要求也越来越高，在这些诸多因素的驱动下，显示技 术也取得了飞速的发展。
VGA(Video Graphics Array)是IBM在1987年随PS2机 一起推出的一种视频传输标准，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点， 在彩色显示器领域得到了广泛的应用。
使用FPGA设计的VGA显示控制器具有很高 的灵活性，可以根据其不同的类型、尺寸、适用场合特别是不同的工业产品，做 一些特殊的设计，以最小的代价满足系统的要求，而且可以解决通用的显示控制 器本身固有的一些缺点。
VGA(视频图形阵列)作为一种标准的显示接口得到广泛 的应用。
本文依据VGA显示原理，介绍了利用 FPGA 实现对VGA图形控制器VHDL 设计及PS/2键盘与按键对显示图象控制的方法。
详细描述了各硬件模块的工作原 理及实现途径，并给出了软件设计思。

2、 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 二零一二二零一二年年六六月月 基于FPGA漏磁检测电路设计 1 基于FPGA漏磁检测电路设计 摘要: 铁磁材料缺陷的漏磁检测是一种有效的无损检测技术，能够在不影响 和破坏材料的属性的情况下，完成对设备和材料存在的缺陷检测。
它在提高 生产安全性、防止事故的发生、减小经济损失中发挥非常重要的作用。
传统 的集成电路设计中， 传感器的控制通常由 MCU （以 C51 单片机为代表） 来完成。
以往的传感器，其精度比较低，采样周期较长，MCU 尚且可以胜任。
但是随着 对检测速度、精度的要求越来越高，检测过程会产生非常大的数据，处理和 保存这些数据就超出了 MCU 的能力，因此很有必要对检测技术进行改进。
FPGA(Field-Programmable Gate Array 现场可编程门阵列)具有高速、高 集成度和在线可编程等优点，在设计过程中具有极大的灵活性和可靠性，本 设计中采用 Altera 公司的 Cyclone ii 系列 EP2C5T。

3、理系统的设计原理与组 成，并基于 DSP + FPGA 架构实现了视频图像处理系统。
本图像处理系统主要由图像采集 电路、图像处理电路、显示电路以及系统软件组成。
首先经过 CCD 图像传感器采集复合视频信号，经过视频 A/D 处理器(SAA7115)转换 成 8 bit 的数字信号，通过 DMA 方式存放在双口 RAM 中，该处理器同时还输出像素时钟 信号(PCLK)，场同步(CS)、行同步(HS)、奇偶场(OE)、复合消隐信号(BLANK)。
数字信号处理器 DSP(TMS320VC5501)是本处理器的核心部分，其功能是完成整个 系统的图像预处理以及数据流存储时序控制等功能。
经过 DSP 处理后输出 8 bit 的数字视 频信号以及像素时钟信号(PCLK)、场同步(CS)、行同步(HS)，一起送 FPGA 产生视频信 号的时序逻辑，然后送视频 D/A 处理器(SAA7105H )，最后通过 VGA 视频接口输出。
静 态双口 RAM 用于存储图像数据的，图像数据的读写控制时序通过 DSP 来实现。
视频 D/A 处理器(SAA7105H)将 FPGA 输出的数字视频信号、像素时钟、行场。

4、提醒人们注意并即时的处理，改善了人工监督注意 力分散、反应时间较慢、人力资源浪费等问题。
运动目标的跟踪在虚拟现实、工 业控制、军事设备、医学研究、视频监控、交通流量观测监控等很多领域也有重 要的实用价值。
特别在军事上，先进的武器导航、军事侦察和监控中都成功运用 了自动跟踪技术。
而跟踪的难点在于如何快速而准确的在每一帧图像中实现目标 定位。
正因如此，对运动目标的跟踪和检测的研究很有价值。
2 2、 研究目的和意义研究目的和意义 运动目标检测是图像处理与计算机视觉的一个分支， 在理论和实践上都有重 大意义，长久以来一直被国内外学者所关注。
在实际中，视频监控利用摄像机对 某一特定区域进行监视，是一个细致和连续的过程，它可以由人来完成，但是人 执行这种长期枯燥的例行监测是不可靠，而且费用也很高，因此引入运动监测非 常有必要。
它可以减轻人的负担，并且提高了可靠性。
概括起来运动监测主要包 括三个内容：运动目标检测，方向判断和图像跟踪。
运动目标检测是整个监测过 程的基础，运动目标的提取准确与否，直接关系到后续高级过程的完成质量。
3 3、 国内外研究现状和发展趋势及综述国内外研究现状和发展。

5、 工作单位：工作单位：XX 设计设计(论文论文)题目题目: 基于 FPGA 的图像数据传输控制系统的设计 设计（论文）主要内容：设计（论文）主要内容： 在掌握学习FPGA的基本原理、结构和应用的基础上，完成基于FPGA的图像数据传 输控制系统的设计与实现。
要求完成的主要任务要求完成的主要任务: 1、查阅不少于 15 篇的相关资料，其中英文文献不少于 3 篇，完成开题报告。
2、FPGA 基本系统的设计。
3、FPGA 外围系统的设计。
4、完成不少于 5000 汉字的英文文献翻译。
5、完成不少于 12000 字的论文。
必读参考资料：必读参考资料： 1 王庆友光电技术北京：电子工业出版社，2005 2Jinghong.DuanDevelopment of Image Processing System Based on DSP and FPGA.Electronic Measurement and Instruments，Aug.16， 2007-July 18 2007 3Bob Zeidman著, 赵宏图译基于FPGA input EN ; input 7。

6、文：http:/www.bisheziliao.com/p-134068.html中文3165span style=font-family:黑体&g。

7、师 时 间 2011.12.26-2012.01.13 基于 FPGA 的 VGA 图像显示设计及应用 摘摘 要要：VGA(视频图形阵列)作为一种标准的显示接口得到广泛的应用。
本文依 据 VGA 显示原理，介绍了利用 FPGA 实现对 VGA 图形控制器 VHDL 设计方法。
详 细描述了各硬件模块的工作原理及实现途径， 并给出了软件设计思路及部分代码。
关键词关键词：VGA；FPGA；VHDL 0. 0. 引言引言 随着可编程逻辑器件的不断发展及其价格的不断下降，EDA 开发软件的不断 完善， 可编程逻辑设计的应用优势逐渐显示出来， 特别是大规模可编程器件。
而 FPGA 具有功能强大，开发过程投资小、周期短等特点，成为当今硬件设计的首 选方式之一。
VGA（视频图形阵列）作为一种标准的显示接口得到广泛地应用。
利用 FPGA 芯片和 EDA 设计方法，可以灵活地根据用户需求，设计出针对性强 的 VGA 显示控制器，不仅降低了生产成本也可以快速地对产品进行升级换代。
本文设计采用 Quartus II 9.0 软件工具，并以 Altera 公司的。

8、Edge Feature Extraction Based on Digital Image Processing Techniques  AbstractEdge detection is a basic and important subject in computer vision and image processing. In this paper we discuss several digital image processing techniques applied in edge feature extraction. Firstly, wavelet transform is used to remove noises from the image collected. Secondly, some edge detection operators such as Differential edge detection, Log edge detection,Canny edge detection and Binary morphology ar。

9、特点。
最后针对 soble 算子对噪声抑制力不足的缺点提出了一种 soble 改进算 法，并通过仿真实验比较了改进算法与传统算法各自的优缺点及适用性，进而完 成了数字图像边缘检测算法的分析实现。
关关 键键 词：词：数字图像处理；边缘检测；最佳阈值；soble 改进算子 四川理工学院本科毕业论文 ABSTRCT Image edge detection technology is the image segmentation, object recognition, regional morphology extraction image analysis is very important in the foundation. This paper tells of the digital image processing of the relevant concepts and edge detection research background, significance, application. Then on a variety of classical edge de。

10、用；然后，熟悉和掌握数字 图像边缘检测算法的基本原理和实现方法， 并在此基础上掌握用 MATLAB 实现该 算法。
（3）主要任务： a学习和掌握数字图像边缘检测算法的基本原理和技术方案 b熟练掌握 MATLAB 软件在通信中的应用 c使用 MATLAB 软件对数字图像边缘检测算法进行防真与分析 二、进度安排及完成时间： 第 1 周 老师集中指导，分析并明确课题任务与要求，学习资料收集检索方法，并搜索 收集所需中英文资料。
第 23 周 阅读资料、书籍，学习所需知识，撰写文献综述。
第 45 周 毕业实习、完成毕业实习报告撰写。
第 6 周 建立毕业设计实验环境；初步拟订设计方案；完成开题报告。
第 7 周 完成总体设计。
第 813 周 具体设计、调试、修改、实现。
第 1415 周 撰写毕业论文（说明书），完成毕业答辩资格审查、毕业答辩准备。
第 16 周 完成毕业答辩资格审查、毕业答辩准备。
第 17 周 毕业答辩。
数字图像边缘检测算法的研究和实现 目 录 前 言 3 第 1 章 绪论 5 1.1 数字图像的相关定义 . 5 1.2 数字图像边缘检测的相关分。

11、 页 第 2 页 引言引言 图像的边缘是图像的重要特征之一, 数字图像的边缘 检测是图像分割、目标区域识别、区域形状提取等图像分 析领域十分重要的基础, 其目的是精确定位边缘, 同时较 好地抑制噪声, 因此边缘检测是机器视觉系统中必不可少 的重要环节。
然而, 由于实际图像中的边缘是多种边缘类 型的组合, 再加上外界环境噪声的干扰, 边缘检测又是数 字图像处理中的一个难题。
共 13 页 第 3 页 目录目录 第一章第一章 边缘的概念边缘的概念3 第二章第二章 边缘检测边缘检测4 第三章第三章 边缘检测算子的应用边缘检测算子的应用8 第四章第四章 边缘检测方法性能比较边缘检测方法性能比较12 参考文献料参考文献料15 共 13 页 第 4 页 第第1 1章：章：边缘边缘检测检测 1 11 1 边缘的介绍边缘的介绍 图像边缘是图像最基本的特。

12、图像中总会出现一些与目标无关的干扰。
如何提 高边缘检测算法的准确性和信噪比是图像处理的经典难题， 所以好的边缘检测方 法一直是众多学者研究的重点，也是我们要为之努力的方向。
本文的主要内容： 对数字图像处理的相关概念及其主要应用领域做了简单介 绍，对边缘检测研究的背景、意义及具体步骤进行明确的阐述，对边缘检测技术 仍存在的一些问题做了分析对比。
对一些经典的图像边缘检测算子如： Prewitt 边 缘算子、Robert 边缘算子、Laplacian 算子、Kirsch 边缘算子以及 Sobel 边缘算 子等进行了理论分析，并通过仿真实验比较了他们各自的优缺点及适用性，进而 完成了数字图像边缘检测算法的分析实现。
关关 键键 词：词：数字图像处理;边缘检测;算子；soble 算子。
目目 录录 第第 1章章 引言引言- 5 第第 2章章 数字数字图像边缘检测图像边缘检测概述概述 -。

13、 . 15 3 最佳 Sobel 边缘检测方法 18 3.1 Sobel图像边缘检测方法. 18 3.2 改进的 Sobel边缘检测方法 18 3.3 Sobel算子的最佳阈值选取. 19 4 基于 Matlab 的实验结果与分析 22 4.1 Matlab 简介. 22 4.2 一阶微分算法的实验结果与分析 . 25 4.3 二阶微分算法的实验结果与分析 . 30 4.4 最佳 Sobel边缘检测算法的实验结果与分析 35 结论 40 致谢 42 参考文献 43 附录 源程序清单 45 No 1 摘 要 在实际图像处理问题中，图像的边缘作为图像的一种基本特征，经常被 应用到较高层次的图像应用中去。
它在图像识别，图像分割，图像增强以及 图像压缩等的领域中有较为广泛的应用，也是它们的基础。
边缘检测是图像处理与分析中最基础的内容之一，也是至今仍没有得到 圆满解决的一类问题。
图像的边缘包含了图像的位置、轮廓等特征，是图像 的基本特征之一， 广泛地应用于特征描述、图像分割、图像增强、 图像复原、 模式识别、图像压缩等图像分析和处理中。
因此，图像边缘和轮廓特征的检 测与提取方法，一直是图像处理。

14、t technology application software. MATLAB is not only a kind of direct, efficient computer language, and at the same time, a scientific computing platform, it for data analysis and data visualization, algorithm and application development to provide the most core of math and advanced graphics tools. According to provide it with the more than 500 math and engineering function, engineering and technical personnel and scientific workers can integrated environment of developing or prog。

15、ef=http:/www.bisheziliao.com/p-134096.htmlhttp:/www.bisheziliao.com/p-134096.html中文3976span style=font-size:21。

16、时也弱化了图像 的边缘轮廓，而中值滤波处理去除噪声的效果相对来说要好。
梯度锐化、拉普拉斯锐化 等处理方法能增强图像的边缘轮廓，也相对的弱化了噪声对轮廓提取的干扰。
通过对图 像进行一些预处理后，就可以用不同的边缘检测算法检测出不同图像的边缘轮廓，然后 通过软件实现掏空目标区域的内部点，来提取出图像的轮廓。
从图像中提取出来的轮廓可以用于进一步的图像识别、数学特征计算等研究。
它的 应用是很广泛的，比如医学图像、电影、电视、出版物、摄影等等。
本文是基于Visual C+环境实现的数字图像的轮廓提取，所用编程工具为Visual Studio 2005，它能帮助用户直观的、可视地设计程序的用户界面，可以方便的编写 和管理各种类，维护程序源代码，因此能有效的提高开发效率。
关键词:图像预处理；边缘检测；轮廓提取 II Abstract Digital image processing contour extraction is an important aspect in Digital Image Processing.Its purpose is to extract objects i。

17、颜色信息。
在通过用计算机进 行仿真的过程中，演示仿真系统是使用 VC+6.0 来编写的，应用了面向对象 的编程思想，并使用 C+语言实现。
本论文研究的图像是 Windows 操作系统 中的标准图像文件格式(*.bmp)。
本论文从介绍 MFC 编程的基础知识，然后又 分析了 bmp 图像的内部结构。
分析比较了六个常用边缘检测算子，最后又分 析了边缘提取算子。
通过对各个算子的分析比较，最后应用在边缘提取上的 边缘检测算子是 Kirsch 算子，其他几个算子在应用后边缘检测后效果一般， 但是进行边缘提取后， 效果非常不清晰， 只有 Kirsch 算子较好的反应了边缘， 我所做的边缘检测，是在不分析图像的噪声，和其他因素的条件下进行的。
关键词 边缘检测 边缘提取 算子 图像 II 装 订 线 Based on MFC image edge detection extraction algorithm simulation Abstra。

18、知，人类所获取的信息 70%以上来自视觉，人类通过自己的双眼所观察到的世界 进行缜密的分析和思考之后，推动了科技的进步，也推动了整个世界的发展。
图像中包含了 人类所需要的感知世界，进而认识世界、改造世界的大部分信息量。
图像处理就是对图像进 行加工和处理，以满足人的视觉心理和实际应用的要求。
随着计算机视觉、机器视觉等相关 领域的发展，图像处理的发展非常迅速，图像处理在信息处理中占有重要地位并且备受人们 关注。
首先，视觉是人类感知外界的最重要手段，图像又是视觉的基础，因此数字图像处理 成为心理学，生理学、计算机科学的等诸多领域的学者研究视觉感知的有效工具。
在 Marr 的视觉计算机理论中把图像边缘的获取看作是视频的早期阶段， 也就是整个视觉 过程的起点；通过对人类视觉系统的研究也可以看出，图像中的边缘非常重要，往往仅凭一 条粗略的边缘轮廓线就能识别出一个物体。
因此，如何获取图像的边缘和轮廓，成为图像处 理与分析技术中的研究点。
边缘像素本质上是指局部图像范围内灰度的急剧变化，因此图像边缘就是二维图像中奇 异点的集合。
物体形状、物体边界、位置遮挡、阴影轮廓和表面纹理等重要视觉信息在图像 中。

19、uter technology rapid development, day by day obtains the widespread application.The edge took the image one kind of basic characteristic, in the pattern recognition, the image division, the image intensification as well as the image compression and so on in the domain has a more widespread application.Image edge detection method many and varied, in which based on brightness algorithm, is studies the time to be most long, the theory develops the maturest method, it mainly is through 。