基于FPGA的图像边缘检测系统研究与实现.docx

摘要：随着技术的发展，图像的分辨率越来越高扫描速度越来越快,2K甚至4K分辨率的图像也在火热发展中。目前，比较火热的VR技术更是需要双通道的高分辨率、高扫描率的视频处理数据和处理能力。这些新要求都对传统图像处理平台带来了严重的挑战，基于PC和DSP软件平台的图像处理已经难以满足要求，由于图像处理算法天然的并行性，FPGA的加入给图像处理带来了新的活力。

论文主要以Altera Cyclone® IV E17C8为核心，设计了边缘检测系统，系统中使用Sobel算子模块，利用Sobel算法对图像进行卷积运算，在FPGA上实现了边缘检测算法包括确定具体算法和对其进行可行性改造、将算法中的计算和存储需求与FPGA内部可用资源相映射、将算法映射到硬件结构上等步骤，并在ModelSim仿真软件下验证成功，实现边缘检测的设计目的。

关键词：FPGA；边缘检测；Sobel算法；图像处理；

目录

摘要

Abstract

第一章  绪论-1

1.1研究的背景及意义-1

1.2图像边缘检测技术的发展和现状-1

1.3论文的研究内容及章节安排-2

第二章  硬件平台概述及图像边缘检测基本理论-3

2.1硬件平台概述-3

2.1.1FPGA的基本结构-3

2.1.2FPGA设计开发的基本流程-3

2.2图像边缘检测基本理论-4

2.3常用的图像边缘检测算法-5

2.3.1基于一阶导数算子的边缘检测算法-5

2.3.2Sobel边缘检测算子-6

第三章  系统设计及工作流程介绍-8

3.1系统介绍-8

3.2内部逻辑功能模块设计-9

3.2.1PLL模块-9

3.2.2摄像头配置与采集模块-12

3.2.3灰度转换模块-17

3.2.4高斯滤波模块-19

3.2.5二值化模块-22

3.2.6边缘检测模块-24

3.2.7VGA端口配置模块-27

3.2.8VGA驱动模块-31

第四章  功能模块仿真及分析-34

4.1二值化模块仿真-34

4.2VGA配置模块仿真-34

4.3VGA驱动模块仿真-35

4.4其他功能模块-36

4.5实际边缘检测图-36

结束语-39

致  谢-40

参考文献-41

附录A 系统RTL视图-42

附录B 系统编译报告-43

附录C 系统硬件板-44