CN107945197A - 一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪 - Google Patents

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张成栋
钱之越
常杰
郭利敏
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Jingpu (Shanghai) Artificial Intelligence Technology Co.,Ltd.
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Nantong Ai Ai Smart Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪，包括摄像机，主要由AD转换电路及用于进行图像边缘提取的GAL芯片、CPLD芯片组成，所述摄像机连接AD转换电路，所述AD转换电路连接GAL芯片，所述GAL芯片连接CPLD芯片，在所述GAL芯片内设置有变换单元、四元数解析单元、二维经验模态分解单元所述CPLD芯片包括图像滤波电路、边缘检测电路、边缘定位电路，从而使提取到的边缘具有更加丰富的细节信息，更具完整性、连续性、多方向性。

Description

一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，尤其是一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪。
背景技术
边缘信息是图像中极其重要的信息，理论上，通过边缘信息可恢复图像中的全部信息。因而边缘检测是图像分析的重要内容；是处理许多问题的关键；传统的边缘检测主要是运用水平方向和垂直方向的差分算子分别检测出水平方向和垂直方向的边缘，然后合成某种梯度进行边缘检测，计算机实现时只需求出两个方向的差分，然后合成即可，但这种方法也有明显的不足，它们只强调水平、垂直，两个方向的边缘信息，但一般实际图像中包含有多个方向甚至是任意方向的边缘信息。
边缘定义：图像灰度变化率最大的地方（图像灰度值变化最剧烈的地方）。图像灰度在表面法向变化的不连续造成的边缘。一般认为边缘提取是要保留图像的灰度变化剧烈的区域，这从数学上看，最直观的方法就是微分(对于数字图像来说就是差分)，在信号处理的角度来看，也可以说是用高通滤波器，即保留高频信号。
数学形态学是分析图像几何特征的有力工具，它通过运用一些基本的集合运算，如腐蚀、膨胀、开、闭等对图像形状和结构进行分析处理，在诸如图像增强的图像处理中得到了很好的应用，形态学中腐蚀、膨胀运算的形态学梯度具有较好的图像边缘检测效果，但是腐蚀和膨胀的运算都是极值运算，因而仅有腐蚀、膨胀会对图像梯度信息产生不可避免的影响。
发明内容
本发明提出了一种新的图像边缘提取方法。解决背景技术中存在的提取像素值低、灵敏度低、过程中有腐蚀、膨胀等因素从而对图像梯度产生的不良影响，从而使提取到的边缘具有更加丰富的细节信息，更具完整性、连续性、多方向性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪，主要由摄像机、AD转换电路及GAL芯片、CPLD芯片组成，所述摄像机连接AD转换电路，所述AD转换电路连接GAL芯片，所述GAL芯片连接CPLD芯片，在所述GAL芯片内设置有变换单元、四元数解析单元、二维经验模态分解单元，所述CPLD芯片包括图像滤波电路、边缘检测电路、边缘定位电路。
优选的，还包括DA转换电路，所述DA转换电路连接CPLD芯片。
优选的，所述CPLD芯片与AD转换电路及DA转换电路之间还通过I2C总线连接。
优选的，还包括显示器，所述显示器连接DA转换电路。
优选的，所述显示器的显示屏采用LED液晶显示屏。
有益效果：
（1）本发明为实现在数字图像处理过程中能保留图像的灰度变化剧烈的区域，采用GAL芯片、CPLD芯片作为图像边缘提取的处理电路，提高图像的定位精度，减少图像后续处理中的数据量。
（2）GAL芯片、CPLD芯片具有高效的数据处理性能，可有效提高整个仪器的工作性能，并有效提高图像数据处理的稳定性与时效性。通过二维经验模态分解得到谱特征的作用下结合超声图像本身的性质得到连续清晰的边缘，由于谱特征能够准确地反映超声图像内部的客观信息，因此，实现了超声图像边缘的准确定位，进而提高了超声图像边缘提取的准确性，抗噪能力强。
（3）本发明利用GAL芯片、CPLD芯片在硬件并行结构和流水线结构的特点可形成图像边缘提取处理的速度优势，完全可以满足图像实时处理的要求，具有很强的实用性。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明所述GAL芯片内设置的电路原理框图。
图3为本发明所述CPLD芯片内设置的电路原理框图。
具体实施方式
本发明提出了一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪，本发明为实现在数字图像处理过程中能保留图像的灰度变化剧烈的区域，采用GAL芯片、CPLD芯片作为图像边缘提取的处理电路，提高图像的定位精度，减少图像后续处理中的数据量。GAL芯片、CPLD芯片具有高效的数据处理性能，可有效提高整个仪器的工作性能，并有效提高图像数据处理的稳定性与时效性。通过二维经验模态分解和解析得到谱特征的作用下结合超声图像本身的性质得到连续清晰的边缘，由于谱特征能够准确地反映超声图像内部的客观信息，因此，实现了超声图像边缘的准确定位，进而提高了超声图像边缘提取的准确性，抗噪能力强。 利用GAL芯片、CPLD芯片在硬件并行结构和流水线结构的特点可形成图像边缘提取处理的速度优势，完全可以满足图像实时处理的要求，具有很强的实用性。
如图1所示，一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪，包括摄像机，主要由AD转换电路及用于进行图像边缘提取的GAL芯片、CPLD芯片组成，所述摄像机连接AD转换电路，所述AD转换电路连接GAL芯片，所述GAL芯片连接CPLD芯片，在所述GAL芯片内设置有变换单元、四元数解析单元、二维经验模态分解单元所述CPLD芯片包括图像滤波电路、边缘检测电路、边缘定位电路。
将本发明搭载好，上电后，摄像机将拍摄的图像通过AD转换电路转换为数字信号后传输到GAL芯片内，在GAL芯片内完成交换图像处理，首先将有AD转换电路转换后的数字信号通过交换电路进行预处理，然后通过四元数解析单元进行解析，将部分变换信号和整体变换信号进行四元数解析得到超声图像的谱特征，然后进入CPLD芯片，利用图像滤波电路进行信号滤波，完成平滑图像的处理；经滤波处理后的图像信号再次传输到边缘增强电路内采用梯度算子处理为梯度图像信号，而后将该梯度图像信号利用边缘检测电路完成图像信号的阀值分割处理；最后在边缘定位电路内处理成边缘二阶值图像信号，以备后续电路进行处理，由于在边缘提取处理的操作，使得图像定位精度得到提高，从而减少图像后续处理中的数据量。
本发明如图1所示，还包括DA转换电路，所述DA转换电路连接CPLD芯片；经过CPLD芯片处理后的基于高保真度的图像信号将利用DA转换电路进行数模转换，以便后接电路能够进行完整的图像还原。
为更好的进一步实现本发明，所述CPLD芯片与AD转换电路及DA转换电路之间还通过I2C总线连接，在进行DA转换电路和AD转换电路的参数设置或调试时，CPLD芯片利用I2C总线对DA转换电路和AD转换电路进行参数调试或设置。

Claims (5)

1.一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪，其特征在于：主要由摄像机、AD转换电路及GAL芯片、CPLD芯片组成，所述摄像机连接AD转换电路，所述AD转换电路连接GAL芯片，所述GAL芯片连接CPLD芯片，在所述GAL芯片内设置有变换单元、四元数解析单元、二维经验模态分解单元，所述CPLD芯片包括图像滤波电路、边缘检测电路、边缘定位电路。
2.根据权利要求1所述的一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪，其特征在于：还包括DA转换电路，所述DA转换电路连接CPLD芯片。
3.根据权利要求1所述的一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪，其特征在于：所述CPLD芯片与AD转换电路及DA转换电路之间还通过I2C总线连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪，其特征在于：还包括显示器，所述显示器连接DA转换电路。
5.根据权利要求4所述的一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪，其特征在于：所述显示器的显示屏采用LED液晶显示屏。
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