[發(fā)明專利]一種基于FPGA的實(shí)時(shí)邊緣檢測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111477550.9
• 申請(qǐng)日: 2021-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114155222A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜高明;滕佩佚;李曉雅;張多利;李楨旻;尹勇生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T5/00;G06T7/13;G06F9/50
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于FPGA的實(shí)時(shí)邊緣檢測(cè)系統(tǒng)，包括：OV5640攝像頭、圖像處理模塊、Axi4流視頻輸入模塊、可變地址多址模塊、Axi4流視頻輸出模塊、視頻時(shí)間控制模塊、動(dòng)態(tài)時(shí)鐘模塊、DDR3；其中，Ov5640攝像頭模塊用于實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)；圖像處理模塊用于對(duì)圖像數(shù)據(jù)加工處理；視頻時(shí)間控制模塊和動(dòng)態(tài)時(shí)鐘模塊用于控制各個(gè)模塊；Axi4流視頻輸入模塊和Axi4流視頻輸出模塊用于將視頻流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Axi4流格式的數(shù)據(jù)；可變地址多址模塊用于讀取和傳輸DDR3中數(shù)據(jù)。本發(fā)明旨在增強(qiáng)邊緣檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的性能，加快計(jì)算速度、降低資源利用率、應(yīng)用更多實(shí)際場(chǎng)景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于視頻圖像邊緣檢測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是主要應(yīng)用于一些對(duì)圖像幀數(shù)要求較高的人臉識(shí)別系統(tǒng)、虹膜識(shí)別、手勢(shì)識(shí)別、障礙識(shí)別，以及無(wú)人駕駛、交通道路上車牌識(shí)別等場(chǎng)合的一種基于FPGA的實(shí)時(shí)邊緣檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

圖像邊緣可代表圖像最本質(zhì)特征，其攜帶了許多重要的圖像信息，在提取圖像邊緣時(shí)，能夠在保留大部分圖形信息的境況下，有效地減少數(shù)據(jù)量。而邊緣識(shí)別也正是圖像處理和機(jī)械視覺(jué)的基礎(chǔ)技術(shù)，現(xiàn)如今視頻圖像數(shù)據(jù)正朝著高分辨率、高幀數(shù)的方向發(fā)展，圖像數(shù)據(jù)處理量巨大，因此對(duì)處理速度的要求非常嚴(yán)格，這樣才能滿足圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

邊緣是數(shù)字圖像處理中的重要內(nèi)容，隨著邊緣檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，在邊緣檢測(cè)精度不斷提高的同時(shí)程序的復(fù)雜性也在不斷增加，而邊緣檢測(cè)的很多使用場(chǎng)合都要求具有較高的實(shí)時(shí)性和較低的功耗。在某些重要的場(chǎng)合，利用軟件程序?qū)崿F(xiàn)邊緣檢測(cè)是以往傳統(tǒng)的處理手段，如一般處理器例如單片機(jī)、DSP,GPU等大多只能對(duì)靜態(tài)或者幀數(shù)要求較低的圖像完成圖像處理，串行結(jié)構(gòu)處理方式已經(jīng)不能較好地實(shí)現(xiàn)高速以及實(shí)時(shí)性，由于串行執(zhí)行的特點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算效率過(guò)低，丟幀現(xiàn)象普遍，消耗更多的處理時(shí)間，因此很難滿足速度、精度的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提出一種基于FPGA的實(shí)時(shí)邊緣檢測(cè)系統(tǒng)，以期能實(shí)現(xiàn)對(duì)任意圖片的高速實(shí)時(shí)處理，滿足圖像邊緣檢測(cè)處理的實(shí)效性和可靠性要求，同時(shí)能降低資源的消耗、加快運(yùn)算效率。

本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種基于FPGA的實(shí)時(shí)邊緣檢測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)包括：OV5640攝像頭模塊、OV5640圖像獲取模塊、OV5640配置模塊、圖像處理模塊、Axi4流視頻輸入模塊、可變地址多址模塊、Axi4流視頻輸出模塊、數(shù)字視頻接口模塊、視頻時(shí)間控制模塊、動(dòng)態(tài)時(shí)鐘模塊、Axi智能互聯(lián)模塊、HP接口、Axi互聯(lián)模塊、GP接口、HDMI接口、DDR3；其中，所述圖像處理模塊包括：中值濾波模塊、Sobel邊緣檢測(cè)模塊、腐蝕膨脹模塊；

所述動(dòng)態(tài)時(shí)鐘模塊用于產(chǎn)生全局時(shí)鐘以控制其余模塊，并產(chǎn)生五倍于全局時(shí)鐘頻率的像素時(shí)鐘以控制數(shù)字視頻接口模塊；

在所述全局時(shí)鐘的控制下，所述Ov5640配置模塊用于配置Ov5640攝像頭的初始化狀態(tài)；

所述Ov5640攝像頭實(shí)時(shí)采集圖像數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳輸至Ov5640圖像獲取模塊；

所述Ov5640圖像獲取模塊將所接收到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)位寬的處理，并將處理后的圖像數(shù)據(jù)傳輸至圖像處理模塊；

所述圖像處理模塊接收所述圖像數(shù)據(jù)，并利用中值濾波模塊、Sobel邊緣檢測(cè)模塊、腐蝕膨脹模塊分別依次進(jìn)行中值濾波、Sobel邊緣檢測(cè)、腐蝕膨脹操作，得到處理后的圖像數(shù)據(jù)并傳輸?shù)紸xi4流視頻輸入模塊；

所述Axi4流視頻輸入模塊接收所述處理后的圖像數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成Axi4流格式的數(shù)據(jù)后傳輸至可變地址多址模塊中；