基于fpga的实时边缘检测系统设计

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1、哈尔滨理工大学大学生创新创业训练计划项目申请书项目名称基于FPGA的实时边缘检测系统设计学生所在单位自动化学院申报单位自动化学院项目负责人起止年限2012年5月至2013年12月教务处二〇一二年制填表说明一、本表请如实填写，表达明确严谨。所需签字之处，由相应人员亲笔签名。如有弄虚作假现象，一经核实，将按照撤项处理。二、所列各项内容不能简单标注“见附件”，否则视为不合格；创业实践项目必须有校外导师，需填写校外导师相关信息并由校外导师在相应栏目签字。三、电子版填表字体用小四号宋体，1.5倍行距，申请书报送一式3份。要求统一

2、用A4纸双面印制、装订，所附材料用小四号宋体打印，附于申请书后。四、各学院要统一组织申报，对申报的项目集中进行初评，确定最终申报名单，并以学院为单位上报到教务处，相关学院相关负责人均需在申请表上签字。项目名称基于FPGA的实时边缘检测系统设计项目类型创新训练项目申请经费10000元起止时间2012年5月至2013年12月申请团队姓名学号年级所属学院及专业联系电话E-mail张延聪1012020315电技10-3自动化学院电子信息科学与技术15084660235569386348@qq.com刘刚1012020308电技

3、10-3自动化学院电子信息科学与技术15004677364296910694@qq.com佟彬10120220211电技10-2自动化学院电子信息科学与技术18724608597946913514@qq.com指导教师姓名薛萍职务/职称教授电话13351013078E-mailxueping@hrbust.edu.cn工作单位哈尔滨理工大学自动化学院企业指导教师姓名职务/职称电话E-mail工作单位11一、立项依据在人类实践活动过程中，图像是人类获取视觉信息的主要途径，是人类能够体验的最重要、最丰富、信息量最大的信息源

4、。随着计算机技术、集成电路等技术的飞速发展，数字图像技术近年来得到极大的重视和长足的发展，出现了许多有关的新理论、新方法、新算法、新手段和新设备，并己在科学研究、工业生产、医疗卫生等方面得到了广泛的应用，对推动社会发展改善人们生活水平都起到了重要的作用。边缘存在于目标与背景、目标与目标、区域与区域之间，是图像最基本的特征之一，为人们描述或识别目标以及解释图像提供了一个重要的特征参数。边缘蕴含了图像丰富的内在信息，它为图像分割、图像分类、图像配准和模式识别提供了重要的支撑，如果能成功的检测图像的边缘，图像分析与识别就会方

5、便简单，并且精度也会提高。随着设计复杂度的增加,使IP核已经成为一种常用的设计方法。QuartusII软件提供的Megafunctions是基于Altera底层硬件结构最合理的成熟应用模块,在代码中使用Megafunctions这类IP资源,不但能将设计者从繁琐的代码编写中解脱出来,更重要的是,在大多数情况下Megafunctions的综合和实现结果比用户编写的代码更优。而且只需要简单地设置选取宏功能模块的相关参数就可以在程序中调用它们,因此宏功能模块的使用也十分方便。在PC机上，MATLAB是图像处理的强大工具，如何

6、将成熟的算法转移到嵌入式系统上实现是急需解决的问题。在实时图像处理中，用Sobel算子进行物体的边缘检测是经常用到的算法,由于对处理速度要求较高且算法处理的数据量较大，用一般的软件实现会比较慢,无法达到实时系统的要求。而使用FPGA芯片,用硬件实现对底层的图像预处理可提高图像处理的速度,满足系统实时要求。FPGA技术的关键就是利用强有力的设计工具以缩短开发周期，提高器件资源利用率，提供综合器的选择。随着FPGA芯片技术的进步,其价格逐步降低,而性能迅速增强,这为使用FPGA芯片搭建图像处理平台提供了可能。本系统的应用范

7、围很广，可实现实时采集图像及图像边缘的功能。本系统克服了传统的检测系统设实时性能差等弊端，为后续的工作提供了有力的依据。11二、项目研究内容、研究目标,以及拟解决的关键技术问题边缘检测是图像处理、计算机视觉的基础内容；是图像分析与识别的重要环节；是目标检测、图像分割所依赖的重要特征。项目研究的内容：（1）COMS图像传感器的配置；（2）CMOS图像数据采集系统；（3）SDRAM控制器的设计；（4）边缘检测控制器的设计；（5）VGA显示控制器的设计；项目的目标：本项目旨在提出一种基于FPGA的实时图像边缘检测系统，这一系

8、统主要利用QuartusII软件提供的可编程乘加器模块，可编程多路并行加法器和绝对值计算模块，及使用VerilogHDL设计的门限处理模块和其他相应的控制模块，完成基于FPGA的Sobel边缘检测的硬件设计。在VGA显示器实时显示采集到图像的边缘对其进行相关的分析，从而提供后续工作需要的数据。拟解决的关键技术：（1）在整个系统的设