FPGA二值图像边界提取算法实现

时间:2025-04-27  作者:Diven  阅读:0

1 背景知识

FPGA二值图像边界提取算法实现

图1 二值图像边界提取演示

如图1 所示,图1 a为一幅简单的二值图像,经过边界提取后形成如图1 b 所示的图像,显示出了白色区域的轮廓。

2 边界提取算法

使用黑色提取,背景为白色,‘1’表示白色,‘0’表示黑色。
 

图2 二值图像边界提取演示

我们使用3x3模板进行边界提取,所以当3x3九个点都是‘1’的时候,输出为‘1’,当九个点都是‘0’的时候,输出为‘1’,其情况输出均为‘0’。

3 FPGA二值图像边界提取算法实现

图2 二值图像膨胀FPGA模块架构

图2中我们使用串口传图传入的是二值图像。

FPGA源码:

`timescale 1ns/1ps


Module boundary_extraction(
       input             clk,  //pixel clk
input             rst_n,
input             hs_in,
input             vs_in,
input [15:0]      data_in,
input             data_in_en,
 
output            hs_out,
output            vs_out,
output  reg [15:0]    data_out,
output            data_out_en
);
 
wire [15:0] line0;
wire [15:0] line1;
wire [15:0] line2;


reg [15:0] line0_data0;
reg [15:0] line0_data1;
reg [15:0] line0_data2;


reg [15:0] line1_data0;
reg [15:0] line1_data1;
reg [15:0] line1_data2;


reg [15:0] line2_data0;
reg [15:0] line2_data1;
reg [15:0] line2_data2;


reg        data_out_en0;
reg        data_out_en1;
reg        data_out_en2;
reg        hs_r0;
reg        hs_r1;
reg        hs_r2;


reg        vs_r0;
reg        vs_r1;
reg        vs_r2;
wire[18:0]  result_data;


line3x3 line3x3_inst(
        .clken(data_in_en),
     .clock(clk),
     .shiftin(data_in),
     .shiftout(),
     .taps0x(line0),
     .taps1x(line1),
     .taps2x(line2)
  );
//------------------------------------------------------------------------------
// Form an image matrix of three multiplied by three
//------------------------------------------------------------------------------
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
  if(!rst_n) begin
    line0_data0 <= 16'b0;
line0_data1 <= 16'b0;
line0_data2 <= 16'b0;
 
line1_data0 <= 16'b0;
line1_data1 <= 16'b0;
line1_data2 <= 16'b0;
 
line2_data0 <= 16'b0;
line2_data1 <= 16'b0;
line2_data2 <= 16'b0;
 
data_out_en0 <= 1'b0;
data_out_en1 <= 1'b0;
data_out_en2 <= 1'b0;
 
hs_r0 <= 1'b0;
hs_r1 <= 1'b0;
hs_r2 <= 1'b0;
 
vs_r0 <= 1'b0;
vs_r1 <= 1'b0;
vs_r2 <= 1'b0;
  end
  else if(data_in_en) begin
    line0_data0 <= line0;
line0_data1 <= line0_data0;
line0_data2 <= line0_data1;
 
line1_data0 <= line1;
line1_data1 <= line1_data0;
line1_data2 <= line1_data1;
 
line2_data0 <= line2;
line2_data1 <= line2_data0;
line2_data2 <= line2_data1;


data_out_en0 <= data_in_en;
data_out_en1 <= data_out_en0;
data_out_en2 <= data_out_en1;
   
    hs_r0 <= hs_in;
hs_r1 <= hs_r0;
hs_r2 <= hs_r1;
 
vs_r0 <= vs_in;
vs_r1 <= vs_r0;
vs_r2 <= vs_r1; 
  end
end




//-------------------------------------------------------------------
// line0_data0   line0_data1   line0_data2
// line1_data0   line1_data1   line1_data2
// line2_data0   line2_data1   line2_data2
//--------------------------------------------------------------------
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
  if(!rst_n)
    data_out <= 16'h0000;
  else if(data_out_en1)
    if((line0_data0 == 16'h0000) && (line0_data1 == 16'h0000) && (line0_data2 == 16'h0000) && (line1_data0 == 16'h0000) && (line1_data1 == 16'h0000) && (line1_data2 == 16'h0000) && (line2_data0 == 16'h0000) && (line2_data1 == 16'h0000) && (line2_data2 == 16'h0000))
      data_out <= 16'hffff;
    else if((line0_data0 == 16'hffff) && (line0_data1 == 16'hffff) && (line0_data2 == 16'hffff) && (line1_data0 == 16'hffff) && (line1_data1 == 16'hffff) && (line1_data2 == 16'hffff) && (line2_data0 == 16'hffff) && (line2_data1 == 16'hffff) && (line2_data2 == 16'hffff))
      data_out <= 16'hffff;
    else 
      data_out <= 16'h0000; 
end

endmodule  

4实验结果

图5 实验原图1

图6实验原图2

图7 实验结果图1

图8 实验结果图2

结果分析:图5和图7对比,比较粗的线都被查找出了边缘,只有最细的那条没有被提取出来,并且被加粗,原因是最细的线条只有三个像素当查找出边缘后显示为黑色,两边黑色连在一起所以线条就变粗了。图6和图8边缘查找没有问题。

猜您喜欢

串行通讯作为一种新型集中分散电梯控制系统,在国内已经得到广泛应用,较以往集中统一控制系统而言各分控器可完成一些诸如呼梯、指令、显示等工作,极大减轻了主控器的负担...
2020-04-05 09:31:00

DC-DC开关电源,作为现代电子设备中重要的能量转换器,其核心部件——大功率芯片,直接决定了电源的性能和效率。那么,市面上有哪些主流的大功率DC-DC开关电源芯...
2024-01-08 00:00:00

随着科技的不断发展,数据传输和连接的需求日益增加。USB4作为新型的连接标准,更高的速度和更强的兼容性,正在逐渐成为市场的主流。而USB4-TYPEA_13.1...
2025-04-22 00:31:47

电子设备日益小型化和低功耗化的今天,高效稳定的电源供应成为工程师和设计师们关注的焦点。低压DC-DC转换器,作为一种能够将直流电压高效转换的电子元件,在各种电子...
2024-02-21 00:00:00

现代电子设备中,封装技术的选择直接影响到设备的性能和可靠性。BGA(球栅阵列)封装技术因其优越的电气性能和散热特性而受到广泛应用。BGA77_15X9MM作为一...
2025-02-24 11:06:36

横向FIR滤波器的设计设经过AD采集得到的输入序列为x(n),其通过单位冲激响应为h(n)的因果FIR滤波器后,输出y(n)在时域可表示为线性卷积和的形式:...
2023-07-25 09:01:00

电容电池是新型储能设备。结合了电容器和电池的优点。最近几年,电容电池的发展速度很快。很多公司都在投资这个领域。本文将探讨电容电池的最新发展情况。电容电池的基本原...
2025-03-20 13:00:02

科技的发展,发光二极管(LED)被应用于各种照明和显示设备中。许多人在使用LED时,往往会遇到一个问题:如何将LED安全地连接到220V电压的电源上?为了保护L...
2025-04-19 15:30:03


现代电子设备中,连接器的选择非常重要。TERMINAL_15.84X8.4MM_TM是一款广泛应用于各种电子设备中的连接器,凭借其独特的设计和优异的性能,受到了...
2025-03-09 15:27:35