SOBEL边缘检测例程设计Verilog代码Quartus AX301开发板_电路方案

名称：SOBEL边缘检测例程设计Verilog代码Quartus? AX301开发板

软件：Quartus

语言：Verilog

代码功能：

边缘是图像最基本的特征，其在计算机视觉、图像分析等应用中起着重要的作用，这是因为图像的边缘包含了用于识别的有用信息，是图像分析和模式识别的主要特征提取手段。

在图像中，“边缘”指的是临界的意思。一幅图像的“临界”表示为图像上亮度显著变化的地方，边缘指的是一个区域的结束，也是另一个区域的开始。“边缘点”指的是图像中具有坐标[x,y]，且处在强度显著变化的位置上的点。

常用的边缘检测算法大多是以原始图像灰度值为基础,通过考察图像的每个像素的某个邻域内灰度的变化,利用边缘一阶或二阶导数的规律来检测边缘。下图左边为原始的黑白灰度的图像，通过边缘检测算法后变成了右边的图像。

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本代码已在AX301开发板验证，AX301开发板如下，其他开发板可以修改管脚适配：

AX301开发板.png

设计文档：

SOBEL?边缘检测例程

1?实验简介

本实验将在例程“OV5640?摄像头?VGA?显示例程”的基础上实现视频图像边缘检测的实验。

在很多应用场合，我们只需要采集到图像的棱廓特征的信息，而丌需要全部的视频图像，这样就需要用到?SOBEL?边缘检测的算法。

2?实验原理

2.1?边缘检测原理和算法

常用的边缘检测算法大多是以原始图像灰度值为基础,通过考察图像的每个像素的某个邻域内灰度的变化,利用边缘一阶戒二阶导数的规律来检测边缘。下图左边为原始的黑白灰度的图像，通过边缘检测算法后变成了右边的图像。

实现边缘检测有很多丌同的方法，也一直是图像处理中的研究热点，人们期望找到一种抗噪强、定位准、丌漏检、丌误检的检测算法。其中?Sobel?算子效果较好，边缘检测算法比较简单，实际应用中效率比?canny?边缘检测效率要高，但是边缘丌如?Canny?检测的准确，但是很多实际应用的场合，sobel?边缘却是首选，尤其是对效率要求较高，而对细纹理丌太关心的时候。本实验就采用?Sobel?的算法来实现视频图像的边缘检测。

2.2?sobel?简介

sobel?是一个梯度的计算，如下图所示，是?x?和?y?方向的?3x3?窗口的卷积。

梯度计算公式，简化的近似计算。

对于图像，如下图：P1?到?P9?为?3x3?的?9?个像素点，简化公式计算：

3x3?图像窗口

为了进一步简化计算，我们把算子进行简化，调整为如下所示

3?程序设计

本实验的重点是?sobel?算法的实现，首先需要一个?3x3?的像素窗口，本实验利用?xilinx?提供的?VHDL?程序，做了一个?3?行的图像缓存，这样就可以轻松实现?3x3?的窗口。

然后按照简化公式，采用绝对值的方式计算?sobel。

计算完成以后，要进行简单的二值化处理，将?sobel?值和阈值对比，产生黑白的二值化图像。

4?实验现象

（1）?将摄像头模块插入开发板，保证?1?脚对齐，1?脚在焊盘形状和其他引脚是有明显区别的，是方形的。

摄像头模块连接图

（2）?连接好?VGA?显示器。

（3）?下载实验程序，可以看到只有边沿信息的黑白视频输出。注意：ov5640?模块焦距是可调的，如果焦距不合适，图像会模糊，旋转镜头，可以调节焦距。摄像头模块要轻?拿轻放，不要用手触摸元器件。

部分代码展示:

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//?Copyright?(c)?2017,ALINX(shanghai)?Technology?Co.,Ltd????????????????????????//
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