基于 FPGA 的图像边缘检测系统设计(sobel算法)

本文详细介绍了基于FPGA的图像边缘检测系统设计,通过Sobel算法进行处理。首先讲解了mif文件制作、IP核生成ROM及仿真注意事项,接着介绍了灰度处理、均值滤波的步骤和原理,最后重点阐述了Sobel边缘检测的实现难点,并展示了处理结果。整个设计流程包括数据的读取、处理和显示,对于FPGA图像处理爱好者具有参考价值。

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设计流程如下:

mif文件的制作→ 调用ip核生成rom以及仿真注意问题→ 灰度处理→ 均值滤波:重点是3*3 像素阵列的生成→ sobel边缘检测→ 图片的显示→ 结果展示 。

一、mif文件的制作

受资源限制,将图片像素定为 160 * 120,将图片数据制成 mif 文件,对 rom ip 核进行初始化。mif文件的制作方法网上有好多办法,因此就不再叙述了,重点说mif文件的格式。

mif文件的格式为:

WIDTH=16 ;    //数据位宽
DEPTH=19200 ;   // rom 深度即图片像素点的个数
ADDRESS_RADIX=UNS ;   //地址数据格式
DATA_RADIX=BIN ;   //数据格式
CONTENT
BEGIN
0:1010110011010000 ;     // 地址 :数据 ;注意格式要和上面定义的保持统一
1:1010110011010000 ;
2:1010010010110000 ;
......
19198:1110011011111001 ;
19199:1110011011011000 ;
END;

二、ip 核生成 rom 及仿真时需要注意的问题

ip 核生成 rom

1、Tools -> MegaWizard Plug-In Manager

2、Create a new custom megafuction variation

3、Memory Compier -> ROM -> Verilog HDL -> 自定义名称

仿真注意问题:

1、仿真时要注意是否有 altera_mf 库文件,否则会报错。

Module 'altsyncram' is not define

解决方案:

(1).下载 altera_mf 库文件;

(2). 仿真时将 altera_mf.v 与其他文件一起加入到 project 中。

2、要将 .mif 文件放在仿真工程目录下,即与 .mpf 文件在一起,否则将不会有数据输出。

三、灰度处理

任何颜色都由红、绿、蓝三原色组成,假如原来某点的颜色为( R,G,B )那么,我们可以通过下面几种方法,将其转换为灰度:

浮点算法:Gray=0.299R+0.587G+0.114B

平均值法:Gray=(R+G+B)/3;

仅取单色(如绿色):Gray=G;

将计算出来的Gray值同时赋值给 RGB 三个通道即RGB为(Gray,Gray,Gray),此时显示的就是灰度图。通过观察调色板就能看明了。 通过观察可知,当RGB三个通道的值相同时即为灰色,Gray的值越大,颜色越接近白色,反之越接近黑色(这是我自己的理解,不严谨错误之处请大神指正)。

这是在线调色板网址,可以进去自己研究一下。

站长工具颜色代码查询、RGB颜色值:

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