基于fpga的图像边缘检测系统设计与实现

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1、中围分类号ＴＰ巧１论文编号１００６０１６－０２姑．４学科分类号密级＇５２０．６０４０＊义涛嗦乂净ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕±专业学位论文基于ＦＰＧＡ的图像边缘检测系统设计与实现ＤｅｓｉｎａｎｄＩｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＩｍａｅｇｐｇ一ＩＥｄ这ｅＤｅｔｅｃｔｉｏ打ＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄＧＡＱ—ｏＦＰ＾三ＩＩＩ１ｉＵｌｌｉｉｌＩＩｐ．ｉｍｍｌ＾＾ｌｌｐ可ｇｍＨｉ，：删顯．．…．．ＩＢＨ＇＇＼；．

2、：叫：毎；姑育，：：可：ｖ即ｆｆ酉叫ｖ，单ｉ錢熙；：，叫户ｆｙａ：ｓ■．．＾Ｖ．纖挪驟、肿ｋ骑：号祖如ｒ．；巧…、？？＂Ｉ■？？？——…Ｖ＂＊？，；……．：．—？，间脚工程硕±ＢＩ曙斷見况控制工程赵尧卻ｉｉｉＪ董恩增副教授佟吉钢讲师天津理工大学研究生院二〇－六年二月分类号：520.6040密级：天津理工大学研究生学位论文基于FPGA的图像边缘检测系统设计与实现（申请硕士学位）工程领域：控制工程作者姓名：赵尧指导教师：董恩增副教授佟吉钢讲师2016年2月ThesisSubmittedtoTianji

3、nUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeDesignandImplementationoftheImageEdgeDetectionSystemBasedonFPGAByYaoZhaoSupervisorAssociateProf.EnzengDongLecturerJigangTongFebruary2016娘刻牲居巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得义津理工大

4、学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＞；可瑚￡）？口学佐冷文作者签名签拿：又／／年；月；４学隹冷丈狀托使巧援权杏本学位论文作者完全了解义津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大学可将学位论文的全部或部分内容编入、、有关数据库进行检索，并采用影印缩巧或扫描等复制手段保存汇编，Ｗ供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）；学佐冷文作者签名ｈｈ

5、导砰签名；签拿曰期：如月文日签拿口期：《年文月可／名年＞＾摘要边缘检测技术是图像分割等技术的重要分支之一，可以为后续的目标提取、图像分析等技术提供有效的特征信息。随着需求的不断提高，目前如何提高计算速度和检测精度是边缘检测系统的突出问题。随着制造工艺的发展，FPGA具有密度高、容量大、内置存储器变大等特点，逐渐成为图像处理系统设计的有效工具。本文以FPGA为核心运算器件，根据不同的需求，分别设计了基于一阶导数和二阶导数的边缘检测算法。对于图像中含有高斯噪声，并且对背景边缘特征不敏感的需求，设计了基于LoG算子的改进边缘检测算法。首先通过计

6、算不同方向上的一阶偏导数值判断梯度的方向，其次根据梯度方向上的LoG算子值判断零交叉点位置，最后根据梯度法向量方向上相邻点的零交叉点个数对得到的零交叉点图像进行滤波和断点连接。为了便于工程应用，利用FPGA芯片为核心器件对算法进行了硬件设计。实验结果显示，该算法可以更准确的表现原始图像的边缘。针对边缘比较密集且不能手动输入阈值的图像，本文设计了一种基于NMS的自适应边缘检测算法。该方法利用四个方向上确定的Sobel算子计算梯度图像，对得到的梯度图形进行NMS处理，将梯度直方图的元素映射到一个更宽的值域范围，通过计算映射后直方图的最大类间方差，对应最大类

7、间方差的分类值就是自适应阈值。最后，为了便于工程应用，在FPGA中对算法进行了实现，结果显示该方法可以有效的检测图像边缘，更适合在实时性较高的应用中使用。关键词：FPGA,边缘检测,LoG算子,自适应阈值AbstractEdgedetectiontechnologyisanimportantbranchofimagesegmentationtechniques,anditcanprovideeffectivecharacteristicinformationfortargetextractiontechnology,imageanalysistechn

8、ology.Withtheincreasingdemandsimproved,atpresen