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4.4 本章小结 26
总结 27
致谢 28
参考文献 29
附录A RTL原理图 30
1 引言
1.1 课题的研究背景
图像的边缘常常是图像的最根本的有用特征之一，在图像边缘我们可以得到许多对我们研究有利的信息，同时我们可以运用这些有利的信息对目标进行识别、对图像加以利用研究及对图像进行滤波等，从而可以协助我们更好地辨别和利用图像中的有用部分。边缘检测是图像的分析及处理领域中的一个有价值的探索方面之一，是进行图像提取及模糊识别的一个必要的手段，它是检测图像特性发生了变化的位置，在成像过程中的所出现的畸变、噪声、重合等因素往往会让边缘检测具有一定的难度，故此对边缘检测的探索有很好的理论与实际的意义。现如今，新的理论与方法不断发展丰富，对已有的方法进行改进，从而得到更好的效果。
由于科技方面的飞速发展，在对视频图像的采集和处理等方面的应用需求也在逐渐地上升。以往的图像采集和处理主要靠PC机和其它的ASIC芯片来实现，但是其功能比较的单一，体积较大，处理速度受限，已不能满足生产实际的需求。当代由于FPGA的快速发展，FPGA以其很强的灵活性，优越的运算处理能力，极大地提高了生产效率，降低了生产的周期和费用。当前FPGA技术其容量超过百万门级，而且其容量和工作速度仍在进一步提高，单个的门电路成本低，更可贵的是其内部资源十分丰富，使得其应用的广度和深度达到了新的程度已经被广泛应用于计算机系统、电子系统及通信系统等领域，在我们的生产与生活中起着重要的作用，涵盖了监控系统、无线多通道视频方面的研究、移动流视频领域研究、还有多方通过视频进行电话与会议等。另一个进步迅猛的领域就是视频智能，我们知道，现在的相机已经具备了许多全新的拍摄功能，而这些功能都不需要人工的干预转为依赖系统的智能化的干预操作，从而使移动检测技术在对硬盘存储的读写变得更为的高效与快捷，而它仅仅抓取了其中的高于移动阈值的一帧帧图像。现在的目标识别，视频技术已经可以实现监控追踪的自动化，因而其执行的高效性已经要远远超过所谓的人工监控。因此，选用FPGA对图像数据进行处理具有显著的优势。
1.2 国内外发展现状
1.3 论文主要工作
本文首先介绍了边缘检测的基本原理、常见的几种边缘检测算子、然后采用Matlab对Sobel检测算法进行了仿真，接着采用Verilog HDL编写了Sobel算法程序，完成了基于FPGA的Sobel边缘检测模块的设计，实现了对图像的实时边缘检测，之后采用Matlab与Modelsim联合仿真验证了设计的正确性，并取得了良好的效果。
本文大致分为四章：
1、引言：讲述课题研究的意义，之后介绍国内外的发展现状及本文的基本构架等。
2、边缘检测算法：介绍图像边缘检测的一些基础知识，同时研究各种算法的一些基本原理，选择Sobel算子并通过Matlab进行仿真。
3、FPGA系统硬件结构分析及开发流程：介绍了系统所使用的平台，同时也介绍了平台的一些重要的单元，介绍了FPGA基本的开发流程。
4、系统的设计及边缘检测模块的实现：首先介绍了整个系统的基本设计，之后重点介绍了边缘检测模块的设计原理。
2 边缘检测算法原理
本章主要介绍了有关边缘检测的一些基础知识及各种检测算法的原理，进而分析了它们各自的特点，最后选用了Sobel边缘检测算法，并用Matlab对其进行了仿真，下面分别进行介绍。