基于Sobel算子的数字图像边缘检测与FPGA实现

数字图象边缘检测通常受到处理器速度的限制,为解决这一问题,论文采用FPGA技术,对基于Sobel算子的数字图象边缘检测进行设计和实现.给出了硬件设计组成原理、主要程序代码设计方法.整个算法使用一片FPGA芯片Xilinx Spartan3 XC3S50-5PQ208设计集成.仿真研究结果表明该芯片能以134MHz的速度运行.通过对1024*1024像素大小的Tena图象实验,在7.8ms内获得了满意的边缘检测结果.     

一种改进的Sobel边缘检测算法的设计及其FPGA实现

为了快速得到边缘更清晰、敏感度更高的实时边缘图像数据,提出了一种改进的Sobel边缘检测算法.对原始图像的边缘进行平滑滤波后,利用2个3×3模板对选定的二维图像中同样大小区域内的数据进行卷积,合并水平及垂直方向的导数得到该区域的梯度值,再通过添加的梯度方向模块对该区域进行4个方向的判断以帮助确定边缘,最后通过非极大值抑制及二值化处理确定图像边缘.将改进后的Sobel边缘检测算法在FPGA上进行了实现并证明了其有效性.     

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。     

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。     

基于Sobel算子的改进边缘检测算法

提出了一种基于Sobel算子改进的边缘检测算法。该算法在传统Sobel算子模板基础上增加了45°方向和135°方向两个模板,提高了边缘定位的精度。在计算图像梯度时结合了方向拆分法,将每个方向梯度与两个子方向半个模板对应的像素点之和分别求比值,选择最大者作为该方向的梯度值,然后将四个方向梯度的最大值作为窗口中心点的梯度,最后对梯度图像进行阈值分割和细化,得到边缘图像。实验证明,算法获取的图像边缘与传统Sobel算法相比,具有定位准确、图像边缘较细的优点。     

基于Gabor滤波器的Sobel算子图像边缘检测算法

Sobel算子对图像进行边缘检测时,只对垂直与水平方向敏感,使得一些边缘检测不到,从而限制了Sobel算子的检测性能。针对此问题,文中提出了一种基于Gabor滤波器的边缘检测算法,先对图像进行Gabor变换,找出不同方向上人眼敏感程度低的系数,再用Sobel算子对变换过的图像进行边缘检测,最后把此图像与直接用Sobel算子检测的图像相加。实验表明,该算法改善了Sobel算子检测方向单一的不足,包含较多的边缘信息。     

基于Gabor滤波器的Sobel算子图像边缘检测算法

Sobel算子对图像进行边缘检测时,只对垂直与水平方向敏感,使得一些边缘检测不到,从而限制了Sobel算子的检测性能.针对此问题,文中提出了一种基于Gabor滤波器的边缘检测算法,先对图像进行Gabor变换,找出不同方向上人眼敏感程度低的系数,再用Sobel算子对变换过的图像进行边缘检测,最后把此图像与直接用Sobel算子检测的图像相加.实验表明,该算法改善了Sobel算子检测方向单一的不足,包含较多的边缘信息.     

基于FPGA的实时彩色图像边缘检测算法的实现

针对传统的基于灰度图像的边缘检测算法抗噪能力弱、对方向敏感、获取边缘细节信息较粗等不足,本文通过分析彩色图像的特点,提出一种改进的Sobel算子与快速中值滤波相结合的彩色图像边缘检测算法,通过扩展边缘检测算子的方向模板,提高Sobel算子对纹理复杂图像的适应能力及抵抗噪声的能力。该改进算法在Altera DE2-70FPGA硬件开发平台上,应用Verilog HDL语言与Quartus II中的可编程宏功能模块实现。实验结果表明,该算法的处理只占用了约2%的系统硬件资源,资源占用相对合理,且图像边缘定位准确,抗噪能力强,能够实时有效地提取出彩色图像的边缘。     

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。     

Sobel边缘检测算法的变异实现图像增强

简述了在传统Sobel边缘检测算法的基础上进行算法创新.在边缘检测和图像增强算法中引入了区域运算的概念.详细介绍了Sobel边缘检测算法的具体改进过程,并针对红外图像进行了实际应用.     

一种改进的医学图像边缘检测算法

医学图像边缘检测是医学图像处理领域的核心技术之一,寻求既能精确定位图像边缘,又能有效抑制图像噪声的算法一直都是医学图像处理领域的热点和难点。结合小波分析理论,在经典边缘检测算法的基础上提出了一种改进的基于小波分解的医学图像边缘检测算法。算法的实质就是在图像边缘检测前利用小波分析理论对图像进行特定的预处理。实验结果证明,此算法的性能要优于经典边缘检测算法的性能。     

一种改进的含噪图像边缘检测算法

数字图像边缘检测是图像分割、识别等图像分析和理解领域中的重要基础。针对图像边缘检测中噪声抑制与细节保留之间的矛盾,提出了一种基于小波变换和数学形态学改进的含噪图像边缘检测算法。该算法对含噪图像分别采取小波变换法和数学形态学法进行边缘提取,将所得图像进行小波分解,对高低频系数分别采取不同融合规则进行融合,通过逆小波变换得到融合图像。通过实验对比不同算法对含噪图像的边缘检测效果图,结果表明,该算法提取的图像边缘轮廓信息连续完整,在较大程度上能够抑制噪声,较好地保留了图像的细节信息。     

基于改进Sobel算子的车牌边缘检测算法

针对车牌识别中车牌的边缘信息在Sobel算子的检测下易受到图像采集环境的影响,阈值难以确定,不具有自适应性且对噪声的敏感度高这一特点,提出了一种采用基于二次搜索寻优的阈值选取策略算法,并得出了一套完整的Sobel对车牌边缘检测的算法.实测结果表明:该方法能够更好的解决Sobel算法中存在的由于阈值不自适应性导致边缘检测出现伪边缘点和粗糙点,增强了检测的实时性和鲁棒性.     

基于模糊增强信息的图像边缘检测改进算法

针对经典的Pal和King模糊增强算法存在的固有缺陷,提出改进的模糊增强算法;为增强图像的对比度而获取更多的图像边缘细节信息,提出基于模糊对比度的图像增强算法;结合全局模糊增强与局部模糊对比度增强两种算法思想,提出基于模糊增强信息的图像边缘检测改进算法,由于该算法在增强图像边缘细节信息的同时也增强了噪声,因此,采用中值平滑滤波方法消除噪声.实验证明,该算法取得了良好的边缘检测效果.     

Edge Detection Algorithm Based on Grey Relational Analysis with Improved Sobel Operator

针对经典Sobel模板梯度方向信息不充分和抗噪能力较差的缺点,对其进行改进,并结合灰色关联分析方法,提出一种基于改进Sobel模板的灰色关联分析边缘检测新算法.该方法将经典的Sobel模板从2个方向的3×3阶的规则矩阵扩展成4个方向的不规则矩阵,利用改进的Sobel模板作为参考序列,通过灰色系统理论中的灰色关联分析进行边缘检测.实验结果表明该方法可以获得很好的边缘特性,并具有较强的抗噪能力.     

An Improved Algorithm for Image Edge Detection Based on Lifting Scheme

Wavelet transform is an ideal way for edge detection because of its multi-scale property, localization both in time and frequency domain, sensitivity to the abrupt change of signals,and so on. An improved algorithm for image edge detection based on Lifting Scheme is proposed in this paper. The simulation results show that our improved method can better reflect edge information of images.     

Sobel边缘检测的FPGA实现

为了采用FPGA来实时实现Sobel边缘检测,设计者往往自己编写代码.在此介绍基于Quartus Ⅱ提供的参数可设置宏功能模块,实现Sobel边缘检测的新方案.该方案获得了比用户编写的代码更优的综合和实现结果,节省了宝贵的设计时间,并且获得了很好的边缘检测效果.     

基于改进sobel模板的灰色关联分析边缘检测算法

针对经典Sobel模板梯度方向信息不充分和抗噪能力较差的缺点,对其进行改进,并结合灰色关联分析方法,提出一种基于改进Sobel模板的灰色关联分析边缘检测新算法。该方法将经典的Sobel模板从2个方向的3×3阶的规则矩阵扩展成4个方向的不规则矩阵,利用改进的Sobel模板作为参考序列,通过灰色系统理论中的灰色关联分析进行边缘检测。实验结果表明该方法可以获得很好的边缘特性,并具有较强的抗噪能力。     

Canny边缘检测算法的改进及FPGA实现

针对传统的Canny算子采用高斯滤波会造成图像的过度平滑并导致弱边缘检测能力降低的缺点,提出了一种改进的Canny边缘检测算法,采用中值滤波代替高斯滤波,利用中值滤波器能有效地清除脉冲噪声的优点以提高边缘检测精度.该算法在FPGA(现场可编程门阵列)上得以实现,实验结果表明改进后的算法提高了弱边缘的检测能力.