基于典型边缘检测算法的数字图像处理系统的模块电路设计与FPGA实现

摘要

图像边缘的提取已成为数字图像处理中的一条基本途径。本论文是在前人相关研究的基础上，通过比较不同算法的特点选择一种典型的边缘检测算法作为研究对象，详细分析其算法的原理和数字电路的具体实现(FPGA)，用硬件描述语言Verilog HDL实现其功能。这一边缘检测算法的核心模块是基于FPGA开发平台进行设计的，基于FPGA开发平台的设计可以使设计者集中精力设计电路的具体功能，以方便进一步改进算法的实现和电路的性能。
　　本论文实现的数字图像处理系统，即边缘检测算法的验证系统，此系统主要是基于Altera公司的CycloneⅡ FPGA开发平台，通过Matlab，QuartusⅡ，ModelSim等软硬件相结合实现的。论文将分析系统的结构，设计和实现各功能模块(控制模块，边缘检测模块，数据的存储模块)，以及对算法进行验证。系统主要分为两个部分，一是外围设备，主要作用是原始图像的预处理，图像数据的收发装置和显示边缘检测的结果，二是FPGA开发平台，实现边缘检测的算法(即边缘检测算法实现的核心模块)，实现数据的接收和发送装置(UART)，实现数据的读写的控制模块，并控制UART发送或接收数据。外围设备和FPGA开发平台之间数据的传输将通过串口方式进行。
　　和传统的采用软件或其它处理器实现的数字图像处理系统相比，本系统采用的是UARL的传输方式，这决定了系统的非实时性。但本系统的优点是通过人机互动能更好地观测数据，分析数据，对算法进行更正和改进，以期得到正确的和更好的结果。