基于FPGA的腐蚀膨胀算法实现.pdf

《基于FPGA的腐蚀膨胀算法实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、本篇文章我要写的是基于的腐蚀膨胀算法实现，腐蚀膨胀是形态学图像处理的基础，，腐蚀在二值图像的基础上做“收缩”或“细化”操作，膨胀在二值图像的基础上做“加长”或“变粗”的操作。那么什么是二值图像呢？把一幅图片看做成一个二维的数组，那么二值图像是一个只有0和1的逻辑数组，我们前面Sobel边缘检测后的图像输出边缘效果，设置个阈值，大于阈值输出为1，小于阈值输出为0，最后输出就是一幅二维图像了。上一篇我是直接用MATLAB处理后的灰度图片进行Sobel边缘检测的，在图片的选取中难免会有噪声的出现，所以为了使边缘检测的效果更加显著，我们将图像先进行中值滤波，然后再进行Sobel边缘检测，最

2、终加上腐蚀膨胀算法使图像边缘更加细腻并硬朗。首先我们比较一下中值滤波前Sobel和中值滤波后Sobel两种方法的显示效果。中值滤波前Sobel中值滤波后Sobel可以明显的看出，中值滤波后Sobel的图片边缘更明显，尤其是从lena头发和帽子部分的显示效果来看，很多多余的边缘都被滤除掉，所以中值滤波后边缘检测，势在必行。对于这部分的工程，我觉的应该没什么难度，中值滤波的代码我已经给出，只需要在输出时再加上Sobel就完事了。希望读者能自己去做去调试搞定。腐蚀算法腐蚀是一种消除边界点，使边界向内部收缩的过程。可以用来消除小且无意义的物体。用3X3的结构元素，扫描图像的每一个像素，用结

3、构元素与其覆盖的二值图像做“与”操作，如果都为1，结果图像的该像素为1。否则为0。结果会使二值图像小一圈。拟采用形象的比喻来说明该运算，且用0表示蛀虫，1表示大米。蛀虫腐蚀大米的过程便是腐蚀运算，腐蚀如图所示，对于一个像素矩阵而言，因为有蛀虫（0）的存在，所以将8颗大米（1）腐蚀掉了，即使只存在一个蛀虫（0），但是还是会被蛀虫腐蚀完毕，最后一幅图上面由于没有蛀虫（0），固然大米一颗不懒，保存完好。关于算法的实现，可以用下式子来表示，即3x3像素的运算：P=P11&P12&P13&P21&P22&P23&P31&P32&P33在HDL中，为了通过面积去换速度，我们将上式改变如下：P1

4、=P11&P12&P13P2=P21&P22&P23P3=P31&P32&P33P=P1&P2&P3如图所示，即通过2个时钟/步骤的运算，便能实现腐蚀运算的结果腐蚀仿真膨胀算法膨胀是将与物体接触的所有背景点合并到该物体中，使边界向外部扩张的过程。可以用来填补物体中的空洞。用3X3的结构元素，扫描图像的每一个像素，用结构元素与其覆盖的二值图像做“与”操作，如果都为0，结果图像的该像素为0,。否则为1。结果：使二值图像扩大一圈。先腐蚀后膨胀的过程称为开运算。用来消除小物体、在纤细点处分离物体、平滑较大物体的边界的同时并不明显的改变其面积。先膨胀后腐蚀的过程称为比运算，用来填充物体内细小

5、空间、连接邻近物体、平滑其边界的同时并不明显改变其面积。膨胀算法用最简单的比喻来描述：0表示害虫，1表示青蛙，青蛙吃了害虫表示膨胀运算，我们用3*3像素阵列来解释：图膨胀如图所示，图左只有害虫（0），所以害虫都好好活着，中间那个图，虽然只有一个害虫，但是还是免不了被青蛙吃掉的命运，最右边的那幅图，都是青蛙，所以青蛙始终是青蛙。关于算法的实现，可以用下式子来表示，即3x3像素的运算：P=P11

6、

7、P12

8、

9、P13

10、

11、P21

12、

13、P22

14、

15、P23

16、

17、P31

18、

19、P32

20、

21、P33在HDL中，为了通过面积去换速度，我们将上式改变如下：P1=P11

22、

23、P12

24、

25、P13P2=P21

26、

27、P22

28、

29、P

30、23P3=P31

31、

32、P32

33、

34、P33P=P1

35、

36、P2

37、

38、P3如图所示，即通过2个时钟/步骤的运算，便能实现腐蚀运算的结果膨胀运算仿真上面的仿真图是我之前用Modelsim做的仿真，这里就不重复用Isim仿真了。腐蚀膨胀用FPGA实现可以说是十分简单的，将二值图像生成3x3矩阵，最后通过如上式子计算，输出即可。腐蚀膨胀从上面两幅图可以看出，腐蚀后的图像边缘明显变细，消除了更多假边缘，在腐蚀基础上使用膨胀算法的lena将腐蚀后的边缘扩大、加粗，这样看起来更清楚，最终为我们后续图像识别，作出了更好的准备工作。至此，腐蚀膨胀算法就写完了，如果有什么不足请您指点，有什么问题大家可以留言一起讨

39、论，共同学习！如果你想获得本文的所有课件，请关注本人的个人微信订阅号：开源FPGANingHeChuan或扫描下方二维码关注订阅号，在后台回复图像处理，即可获得本文的所有课件、资料以及更多FPGA的学习资料哦！