实时视频信号的Sobel边缘检测的FPGA实现

在实时视频信号处理中,由于边缘检测等图像处理算法的数据量大,系统采用FPGA+DSP的图像处理方案。利用FPGA可对数据并行处理的特点,在FPGA中实现数据量大、处理速度要求高,但算法结构简单的低层处理算法。文中介绍了在FPGA中实现Sobel边缘检测算法的方法,并提出了自适应阈值的处理方案。实验结果证明,FPGA能够对实时视频信号完成Sobel边缘检测,且自适应阈值模块保证了系统在环境亮度变化的情况下,得到良好的边缘检测效果。     

FPGA在边缘检测中的应用

主要探讨FPGA在边缘检测中的运用,分析两种不同边缘检测算子对图像处理的效果。由于FPGA算法硬件处理速度快、可编程、可重配置等特性,使其在图像处理方面占有很大的优势。为此文章提出了运用FPGA实现边缘检测的方法,并且根据FPGA的并行流水线性,对Sobel、Prewitt边缘检测算子分别进行了FPGA设计与实现以及仿真,并且对两种边缘检测算子对图像处理的效果进行了比较。通过仿真分析得出,Sobel和Prewitt边缘检测算子都有平滑噪声的作用,Sobel边缘检测算子可以提供较为准确的边缘方向信息,Prewitt边缘检测算子,其边缘性较Sobel边缘检测算子完整,但它们的边缘定位精度有待提高,仿真中通过改变程序中的阈值可以得到不同的处理效果,这也是利用FPGA的优点,方便容易、速度也得到了提高,并且可编程、可重配置,使得FPGA在数字图像处理方面显得非常优越。     

图像边缘检测Sobel算法的FPGA仿真与实现

针对目前数字图像处理速度不足的问题,提出一种使用硬件FPGA芯片实现Sobel边缘检测的方法.由于FPGA在并行结构和流水线结构具有天然优势,通过提高算法的并行性,可以大幅提高Sobel边缘检测速度.采用模块化方式构造了串/并转换模块、数据窗口生成模块和边缘检测模块,保证了系统的扩展性.使用Verilog HDL语言编写算法程序并成功进行了仿真和实现.     

基于FPGA的嵌入式图像边缘检测系统设计

为了提高数字图像的处理速度,提出了用FPGA来设计嵌入武Sobel边缘检测系统的方法.构建了嵌入式边缘检测系统的结构框图,设计了Sobel加速器的内存访问策略和存取数据的方式,减少了存取数据时占用的内存带宽.设计采用并行处理结构和流水线技术,大大提高了图像的处理速度.设计的Sobel加速器自带控制寄存器,与嵌入式系统互动性能好,能够准确地配合处理器对其进行的操作.     

基于FPGA的动态可重构边缘检测系统设计

根据当前硬件实时图像边缘检测易受噪声影响的特点,采用了对图像进行高通滤波预处理,提取边缘特征之后再使用Sobel算子进行边缘检测的方法,并且为了提高芯片资源利用率,利用Xilinx公司FPGA的动态可重构特性,对高通滤波和So-bel算法进行分时复用,通过比较,证明取得了理想的效果。     

基于FPGA实时Sobel边缘检测形态学优化设计

CMOS采集到的实时图像经过中值滤波降噪处理后,采用Sobel算子进行初步的边缘检测,并对得到的边缘图像数据进一步作数学形态学开运算优化。FPGA硬件测试结果表明,该方法抗干扰及降噪能力明显优于传统的边缘检测。     

实时图像双边缘检测算法及FPGA实现

传统的单独采用Roberts和Sobel算子对实时图像的边缘进行检测,其检测出的结果在边缘精度和抗噪能力方面都有待提高。首先将实时图像经过中值滤波来去除噪声,然后再进行Roberts边缘和Sobel边缘检测,实现双边缘检测,最后将得到的边缘数据在FPGA上实现。实验结果表明,双边缘检测优于单独采用Roberts或Sobel边缘检测算法,检测出的边缘更加清晰,抗噪能力增强。     

一种基于FPGA的FFT阵列处理器

提出一种新的FFT信号处理器的实现方法，使用抽取算法在基于FPGA的FFT硬件处理IP上实现并行大点数快速傅立叶变换，由于采用专用FFT硬件处理与DSP相结合的处理结构，使处理速度大幅度提高。理论和仿真分析论证了该方法的有效性。     

二维提升小波的VLSI结构设计及FPGA验证

针对JPEG2000中小波变换的硬件实现占用资源量大、速度慢等问题,提出了一种有效的二维小波硬件实现模型。该模型采用流水线并行结构,即对图像中各行像素进行流水线处理的同时,对小波分解的各级采用并行结构处理。这样的结构提高了小波变换的处理速度,实现了实时处理,节省了硬件的片上存储及外部存储资源。用FPGA对此模型进行验证。验证实验采用Xinlinx公司的SPARTEN-3系列芯片,对1 024×2 048的大图像进行处理,图像处理速度达到80Mpixels/s,满足实时性要求。     

基于M/2点FFT的MLT快速算法及其FPGA实现

传统的基于DSP(数字信号处理器)实现的MLT(调制重叠变换)由于DSP的特点在速度上已经不能满足实际系统的要求,而随着FPGA(现场可编程门阵列)技术的发展,使得基于FPGA的MLT高速处理成为可能。基于FPGA的特点,选用了M/2点FFT(快速傅里叶变换)实现MLT快速算法,并对其进行了修正,采用并行处理和流水线技术,完成了此快速算法的FPGA硬件设计。仿真结果表明,设计满足了信号实时处理的要求,大大提高了信号的处理速度。     

基于高速摄像技术的管系振动位移测量

针对试验中高速摄像技术在远距离测量振动响应精度较低的问题,提出结合双三次 插值法与Sobel算子边缘检测图像技术的方法,用其处理测得图像来提高测量精度。首先,设计了采 用高速摄像与加速度计两种测量系统的管系振动台试验。然后,对高速摄像系统测得的图像 与加速度计测得的加速度振动响应进行处理并提取位移振动响应数据。最后,从时域和频域 两个角度对比高速摄像与加速度计两种测量系统测得的位移振动响应数据,对高速摄像系统 测得数据的准确性进行分析。结果表明,结合双三次插值法与Sobel算子边缘检测图像处理 技术优化高速摄像技术测得的图像可以获得满足测量与使用要求的高精度位移振动响应数 据。     

基于CUDA的红外图像快速增强算法研究

针对红外图像边缘模糊,对比度低的问题,文中研究了改进的中值滤波和改进的Sobel边缘检测对红外图像进行处理。在对处理后图像的特征进行分析的基础上,研究了改进的Laplace金字塔分解的图像融合算法,并基于CUDA并行处理技术,在可编程GPU上实现了红外图像快速增强的目的。该算法结合GPU的内存特点,应用纹理映射、多点访问、并行触发技术,优化数据的存储结构,提高数据处理速度,适用于对红外图像增强的实时性要求较高的领域。实验结果表明,该算法有较好的并行特性,能充分利用CUDA的并行计算能力,提高了红外图像增强的实时性,处理分辨率为3 096×3 096的红外图像时加速比达32.189。     

基于Sobel和Canny算子的电视字幕检测

电视字幕检测在电视节目监播、搜索和查询中起着重要的作用,其应用越来越广泛.目前,可用于电视字幕检测的算子很多,比较典型的有Sobel和Canny算子.通过对Sobel和Canny算子的算法分析以及Matlab仿真实验的对比,可以得出:Sobel算子算法简单,速度较快,但检测精度不高,适合字幕段的快速搜索和检测;Cann...     

基于Sobel算子的图像边缘检测研究

在图像处理中,提出了一种新的边缘检测算法,该算法首先对由Otsu算法所得图像进行形态学的去除孤立像素和闭运算操作,然后再用Sobel算子进行边缘检测,最后将所得图像与用Sobel算子直接对原始图像进行边缘检测的图像相加。最后用MATLAB对数字图像和红外图像都进行了仿真。仿真结果表明,该算法改善了单一的用Sobel算子检测对垂直与水平方向敏感,其他方向不敏感的不足,提高了Sobel边缘检测算子的性能,具有良好的检测精度。此算法不仅适用于数字图像还适用于红外图像。     

图像边缘检测系统的硬件设计

介绍了一种视频检测系统中图像边缘检测子系统的设计方案及其实现过程。选择Sobe!算子作为设计系统的核心算子。该系统采用Ahera公司的FPGA（现场可编程门阵列）芯片作为中央处理器,由帧数据接收模块、像素值串入并出模块、像素窗口刷新模块、数据处理模块及相关配置电路组成。像素窗口刷新模块本质为一个移位寄存器,用于实现像素处理窗口的更新,并将更新后的数据送入数据处理模块实现Sobel算法和整个图像边缘检测的过程。系统在QuartusII软件平台下开发,通过仿真证明符合设计要求,并被成功下载到Cyclone系列FPGA中。本系统还可应用在需要对图像进行高速处理的场合。     

A novel real-time resource efficient implementation of Sobel operator-based edge detection on FPGA

A new resource efficient FPGA-based hardware architecture for real-time edge detection using Sobel operator for video surveillance applications has been proposed. The choice of Sobel operator is due to its property to counteract the noise sensitivity of the simple gradient operator. FPGA is chosen for this implementation due to its flexibility to provide the possibility to perform algorithmic changes in later stage of the system development and its capability to provide real-time performance, hard to achieve with general purpose processor or digital signal processor, while limiting the extensive design work, time and cost required for application specific integrated circuit. The proposed architecture uses single processing element for both horizontal and vertical gradient computation for Sobel operator and utilised approximately 38% less FPGA resources as compared to standard Sobel edge detection architecture while maintaining real-time frame rates for high definition videos (1920 × 1080 image sizes). The complete system is implemented on Xilinx ML510 (Virtex-5 FX130T) FPGA board.     

基于FPGA的快速车道偏离预警系统硬件实现

针对现今采用PC机实现的车道偏离预警系统实时性低的问题,介绍了一种以FPGA为核心的车道偏离预警系统的纯硬件语言实现方法。整个系统由纯硬件语言设计,主要包含图像采集模块,中值滤波模块,Sobel边缘检测模块和Hough变换模块。每个模块均采用并行结构同时系统以流水线方式运行,充分利用了FPGA的并行处理优势,显著的提高了数据处理的速度。结果表明,系统边缘检测效果良好,能清晰地检测出车道线;同时系统响应速度满足实际需求。     

WSNs中基于FPGA的AES-ECC新型加密系统

针对无线传感器网络的特点,提出一种适于FPGA实现的改进的AES-ECC混合加密系统。本方案采用AES模块对数据进行加密,用SHA-1加密算法处理数据得到数据摘要,用ECC加密算法实现对摘要的签名和对AES私钥的加密。各个算法模块采用并行执行的处理方式以提高运算效率。方案优化了AES加密模块的设计,在占用相对较少逻辑资源的同时提高了系统吞吐率,通过优化ECC乘法单元的设计,提高了数字签名生成和认证的速度,完全满足了无线传感器网络对于稳定性、功耗以及处理速度的要求,给数据传输的安全性提供了高强度的保障。     

基于融合技术的图像边缘检测方法

提出一种融合柔性形态学方法与Sobel算子的边缘检测方法。利用全方位结构元素对图像进行重复柔性形态学处理，提高了运算速度并抑制了大量的噪声。建立相应的融合原则，对形态学运算获得的边缘和Sobel算子检测的边缘进行融合，得到清晰、连续的边缘图像。该方法对噪声具有很好的鲁棒性，处理含噪声图像能得到准确可靠的边缘检测结果。