[发明专利]一种基于FPGA的实时边缘检测系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的实时边缘检测系统，包括：OV5640摄像头、图像处理模块、Axi4流视频输入模块、可变地址多址模块、Axi4流视频输出模块、视频时间控制模块、动态时钟模块、DDR3；其中，Ov5640摄像头模块用于实时收集数据；图像处理模块用于对图像数据加工处理；视频时间控制模块和动态时钟模块用于控制各个模块；Axi4流视频输入模块和Axi4流视频输出模块用于将视频流数据转换成Axi4流格式的数据；可变地址多址模块用于读取和传输DDR3中数据。本发明旨在增强边缘检测系统设计的性能，加快计算速度、降低资源利用率、应用更多实际场景。

技术领域

本发明属于视频图像边缘检测的技术领域，具体的说是主要应用于一些对图像帧数要求较高的人脸识别系统、虹膜识别、手势识别、障碍识别，以及无人驾驶、交通道路上车牌识别等场合的一种基于FPGA的实时边缘检测系统。

背景技术

图像边缘可代表图像最本质特征，其携带了许多重要的图像信息，在提取图像边缘时，能够在保留大部分图形信息的境况下，有效地减少数据量。而边缘识别也正是图像处理和机械视觉的基础技术，现如今视频图像数据正朝着高分辨率、高帧数的方向发展，图像数据处理量巨大，因此对处理速度的要求非常严格，这样才能满足图像数据传输的实时性。

边缘是数字图像处理中的重要内容，随着边缘检测技术的发展，在边缘检测精度不断提高的同时程序的复杂性也在不断增加，而边缘检测的很多使用场合都要求具有较高的实时性和较低的功耗。在某些重要的场合，利用软件程序实现边缘检测是以往传统的处理手段，如一般处理器例如单片机、DSP,GPU等大多只能对静态或者帧数要求较低的图像完成图像处理，串行结构处理方式已经不能较好地实现高速以及实时性，由于串行执行的特点会导致运算效率过低，丢帧现象普遍，消耗更多的处理时间，因此很难满足速度、精度的要求。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中存在的不足之处，提出一种基于FPGA的实时边缘检测系统，以期能实现对任意图片的高速实时处理，满足图像边缘检测处理的实效性和可靠性要求，同时能降低资源的消耗、加快运算效率。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种基于FPGA的实时边缘检测系统的特点包括：OV5640摄像头模块、OV5640图像获取模块、OV5640配置模块、图像处理模块、Axi4流视频输入模块、可变地址多址模块、Axi4流视频输出模块、数字视频接口模块、视频时间控制模块、动态时钟模块、Axi智能互联模块、HP接口、Axi互联模块、GP接口、HDMI接口、DDR3；其中，所述图像处理模块包括：中值滤波模块、Sobel边缘检测模块、腐蚀膨胀模块；

所述动态时钟模块用于产生全局时钟以控制其余模块，并产生五倍于全局时钟频率的像素时钟以控制数字视频接口模块；

在所述全局时钟的控制下，所述Ov5640配置模块用于配置Ov5640摄像头的初始化状态；

所述Ov5640摄像头实时采集图像数据并将该数据传输至Ov5640图像获取模块；

所述Ov5640图像获取模块将所接收到的图像数据进行数据位宽的处理，并将处理后的图像数据传输至图像处理模块；

所述图像处理模块接收所述图像数据，并利用中值滤波模块、Sobel边缘检测模块、腐蚀膨胀模块分别依次进行中值滤波、Sobel边缘检测、腐蚀膨胀操作，得到处理后的图像数据并传输到Axi4流视频输入模块；

所述Axi4流视频输入模块接收所述处理后的图像数据，并转换成Axi4流格式的数据后传输至可变地址多址模块中；