[发明专利]基于FPGA和Kirsch的自适应阈值彩色图像边缘检测方法

权利要求书

1.基于FPGA和Kirsch的自适应阈值彩色图像边缘检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对待检测的彩色图像进行采集，得到YUV格式的图像数据，并将其转换成YCbCr，将亮度分量Y提取出来进行后续处理；

步骤2、采用高斯滤波和中值滤波对图像中的亮度分量Y进行去噪处理；

步骤3、对去噪处理后的图像进行边缘检测，计算梯度值和改进的自适应阈值；将梯度值和改进的自适应阈值进行比较，实现边缘 的提取和图像二值化，若梯度值大于改进的自适应阈值，则判断当前像素点为边缘点，取值为1，否则取值为0；

步骤4、对边缘图像进行形态学处理，得到经过形态学处理后的分量Y'；

步骤5、将步骤1中未经过处理的颜色分量Cb和Cr经过延时操作后与步骤4中的分量Y'合成Y'Cb'Cr'，然后利用YCbCr转RGB888算法合成RGB888格式数据；

步骤3所述边缘检测采用八方向的Kirsch算子，借助3×3像素阵列与Kirsch算子检测模板进行卷积运算后得到梯度值；所述改进的自适应阈值基于中值滤波、Bernsen阈值算法以及加权平均来求取；

通过中值滤波排序模块后，得到3×3模板中像素数值的大小关系，提取其中的中值A、次最小值B和最小值C，以及将Bernsen阈值设为D，加权系数分别取：改进的自适应阈值计算公式如下：

2.根据权利要求1所述的基于FPGA和Kirsch的自适应阈值彩色图像边缘检测方法，其特征在于，步骤2所述高斯滤波过程为：将步骤1的亮度分量Y经过FPGA中移位寄存器缓存两行数据，同时和当前输入的一行数据构成3行阵列，然后对阵列中每行数据利用D触发器进行延迟后得到3×3像素阵列，将高斯模板与所述3×3像素阵列中的像素点分别进行卷积运算，计算所得到的灰度值即为高斯滤波后的中心像素点的值。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA和Kirsch的自适应阈值彩色图像边缘检测方法，其特征在于，步骤2所述中值滤波过程为：首先设计一个排序模块对每一行图像数据进行大、中、小排序，得到三组数据；再对排序之后的图像数据通过设计好的排序模块再次排序，提取所有最大值中的最小值MAX_min，所有中值中的中值MED_med，所有最小值中的最大值MIN_max，然后复用排序模块，输出的中值便是最终所需的中值。

4.根据权利要求1或3所述的基于FPGA和Kirsch的自适应阈值彩色图像边缘检测方法，其特征在于，步骤2所述中值滤波为自适应中值滤波，其判断条件为：设定一个阈值THS，然后统计模板像素中绝对值大于该阈值THS的个数CNT，若CNT大于4，则对目标像素进行中值滤波处理；反之则保留原始像素值直接输出。

5.根据权利要求1所述的基于FPGA和Kirsch的自适应阈值彩色图像边缘检测方法，其特征在于，步骤4所述形态学处理的方法为：采取先腐蚀后膨胀的开运算，随后进行先膨胀后腐蚀的闭运算，两种运算的权重比为1:1。

6.根据权利要求1所述的基于FPGA和Kirsch的自适应阈值彩色图像边缘检测方法，其特征在于，还包括：

步骤6、设计VGA电路并显示边缘检测结果。

7.根据权利要求1所述的基于FPGA和Kirsch的自适应阈值彩色图像边缘检测方法，其特征在于，步骤1所述YUV格式的图像数据转换成YCbCr的公式如下：

Int_YUV＝{cmos_Y,cmos_CbCr} (1)

Des_YCbCr＝{cmos_CbCr,cmos_Y} (2)

其中，{}代表拼接运算符，Int_YUV为采集后的数据，Des_YCbCr为转换后的图像数据。