1. 概述 本设计采用FPGA技术,实现CMOS视频图像的边缘检测(sobel),并通过以太网传输(UDP方式)给PC实时显示。 2. 硬件系统框图 CMOS采用MT9V011(30万像素),FPGA采用ALTERA公司的CYCLONE IV,以太网卡采用REALTK公司的100M网卡芯片,硬件框图如下: 硬件平台采用ETree的FPGA开发板,如下图所示: 3. 算法原理 索贝尔算子(Sobel Operator)主要用作边缘检测,它是离散差分算子。在图像上的任何一点使用此算子,将会产生对应的灰度矢量或是法矢量。 Sobel提供了水平方向和垂直方向两个方向的滤波模板G_X 和G_Y,分别如下图所示。 Sobel算子根据像素点上下、左右邻点灰度加权差,在边缘处达到极值来检查边缘。Sobel算子优点是计算简单、速度快,但由于只采用了2个方向的模板,因此对纹理较为复杂的图像效果不是很好。当对精度要求不高时,Sobel算子是一种较为常用的边缘检测算法。 在计算得出gxy后,对其进行阈值操作,认为大于阈值的像素点为边缘点。 4. 算法实现 在Sobel算子中有负系数,使用数值比较的方式避开负数表示,具体代码如下。
关于开方运算,Quartus II为我们提供了现有的IP可以使用,参数配置如下图所示。 5. 最终效果 下图为原始图片效果。 经过Sobel边缘检测后效果图如下所示,由于在热光灯下噪声还是比较多。 |
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