CN204791189U - 一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了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转换电路及用于进行图像边缘提取的FPGA芯片组成，摄像机连接AD转换电路，AD转换电路连接FPGA芯片；在FPGA芯片内设置有还原图像电路、图像滤波电路、边缘增强电路、边缘检测电路及边缘定位电路，还原图像电路连接图像滤波电路，图像滤波电路连接边缘增强电路，边缘增强电路连接边缘检测电路，边缘检测电路连接边缘定位电路，还原图像电路连接AD转换电路；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FPGA芯片作为图像边缘提取的处理电路，不仅达到提高图像的定位精度，同时可减少图像后续处理中的数据量。

Description

一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪

技术领域

本实用新型涉及图像处理技术领域，具体的说，是一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪。

背景技术

边缘提取，指数字图像处理中，对于图片轮廓的一个处理。对于边界处，灰度值变化比较剧烈的地方，就定义为边缘。也就是拐点，拐点是指函数发生凹凸性变化的点。二阶导数为零的地方。并不是一阶导数，因为一阶导数为零，表示是极值点。

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。

FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计出一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪，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FPGA芯片作为图像边缘提取的处理电路，不仅达到提高图像的定位精度，同时可减少图像后续处理中的数据量。

本实用新型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转换电路及用于进行图像边缘提取的FPGA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FPGA芯片；在所述FPGA芯片内设置有还原图像电路、图像滤波电路、边缘增强电路、边缘检测电路及边缘定位电路，所述还原图像电路连接图像滤波电路，所述图像滤波电路连接边缘增强电路，所述边缘增强电路连接边缘检测电路，所述边缘检测电路连接边缘定位电路，所述还原图像电路连接AD转换电路。

为更好的进一步实现本实用新型，还包括DSP芯片，所述DSP芯片连接边缘定位电路。

为更好的进一步实现本实用新型，还包括DA转换电路，所述DA转换电路连接DSP芯片。

为更好的进一步实现本实用新型，所述DSP芯片与AD转换电路及DA转换电路之间还通过I2C总线连接。

为更好的进一步实现本实用新型，还包括显示器，所述显示器连接DA转换电路。

为更好的进一步实现本实用新型，所述显示器的显示屏采用LED液晶显示屏。

为更好的进一步实现本实用新型，还包括存储器电路，所述存储器电路连接DSP芯片。

为更好的进一步实现本实用新型，所述存储器电路包括分别与DSP芯片相连接的随机存储器及FLASH存储器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型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FPGA芯片作为图像边缘提取的处理电路，不仅达到提高图像的定位精度，同时可减少图像后续处理中的数据量。

（2）本实用新型采用FPGA芯片作为图像边缘提取处理电路，其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。

（3）本实用新型利用FPGA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。

（4）本实用新型在DSP芯片处理环节中采用多种存储器结合的处理方式，可进一步的提高整个仪器的处理性能，并且能够达到有效备份的目的，使得后期数据调用时有据可依。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型所述FPGA芯片内设置的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实用新型提出了一种用于图像边缘提取的智能图像处理仪，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FPGA芯片作为图像边缘提取的处理电路，不仅达到提高图像的定位精度，同时可减少图像后续处理中的数据量，如图1所示，主要由摄像机、AD转换电路及用于进行图像边缘提取的FPGA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FPGA芯片；在所述FPGA芯片内设置有还原图像电路、图像滤波电路、边缘增强电路、边缘检测电路及边缘定位电路，所述还原图像电路连接图像滤波电路，所述图像滤波电路连接边缘增强电路，所述边缘增强电路连接边缘检测电路，所述边缘检测电路连接边缘定位电路，所述还原图像电路连接AD转换电路。

将本实用新型搭载好，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FPGA芯片内，在FPGA芯片内完成图像边缘提取处理，在进行图像边缘提取处理时，首先将有AD转换电路转换后的数字信号通过还原图像电路进行预处理，而后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。

进一步的，为提高所拍摄图像清晰度，所述摄像机采用CCD摄像机或CCD照相机。

实施例2：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，为更好的进一步实现本实用新型，如图1所示，设置成下述结构：还包括DSP芯片，所述DSP芯片连接边缘定位电路，处理成边缘二阶值图像信号后将传输到DSP芯片内进一步进行图像处理，以便后期能够高保真的还原成原图，不会出现图像失真，同时也可保障整个处理仪的数据处理性能。

实施例3：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，为更好的进一步实现本实用新型，如图1所示，设置成下述结构：还包括DA转换电路，所述DA转换电路连接DSP芯片；经过DSP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。

实施例4：

本实施例是在实施例3的基础上进一步优化，为更好的进一步实现本实用新型，如图1所示，设置成下述结构：所述DSP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，DSP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。

实施例5：

本实施例是在实施例3或4的基础上进一步优化，为更好的进一步实现本实用新型，如图1所示，设置成下述结构：还包括显示器，所述显示器连接DA转换电路，经过DA转换后的模拟图像信号将通过显示器进行还原为图像并将图像通过显示器上的屏幕实时的显示出来，以备使用者及时观看知晓。

实施例6：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，为更好的进一步实现本实用新型，所述显示器的显示屏采用LED液晶显示屏，采用LED液晶显示屏可有效降低能源损耗，同时能缩小整个结构的体积，使其更具便携性。

实施例7：

本实施例是在实施例2-6任一实施例的基础上进一步优化，为更好的进一步实现本实用新型，如图1所示，设置成下述结构：还包括存储器电路，所述存储器电路连接DSP芯片，在DSP芯片进行数据处理时，可有效结合存储器电路进行数据处理，从而提高数据处理的性能。

实施例8：

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，为更好的进一步实现本实用新型，所述存储器电路包括分别与DSP芯片相连接的随机存储器及FLASH存储器；所述存储电路包括随机存储器和FLASH存储器，外扩的FLASH存储器采用SPR4096A，主要用来存储系统需要的数据信息。SPR4096AFJash具有如下特征：512K×8位的存储空间；内嵌4K×8位的SRAM；外部CPU可以通过串行接口或8位并行接口来访问Flash／SRAM；I／O接口的电压范围为2.25～3.6V，并支持standby的省电模式。可以大大降低整个处理仪的成本。在使用时，数据处理过程中，DSP芯片结合随机存储器和FLASH存储器可有效完成数据交换，以达到良好的数据处理效果。

所述随机存储器采用动态存储器或/和静态存储器；静态存储器（SRAM）的特点是工作速度快，只要电源不撤除，写入SRAM的信息就不会消失，不需要刷新电路，同时在读出时不破坏原来存放的信息，一经写入可多次读出，但集成度较低，功耗较大，在本实用新型中作高速缓冲存储器(Cache)使用。DRAM是动态随机存储器(DynamicRandomAccessMemory)，它是利用场效应管的栅极对其衬底间的分布电容来保存信息，以存储电荷的多少，即电容端电压的高低来表示“1”和“0”，在本实用新型中作为主存储器使用。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

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转换电路及用于进行图像边缘提取的FPGA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FPGA芯片；在所述FPGA芯片内设置有还原图像电路、图像滤波电路、边缘增强电路、边缘检测电路及边缘定位电路，所述还原图像电路连接图像滤波电路，所述图像滤波电路连接边缘增强电路，所述边缘增强电路连接边缘检测电路，所述边缘检测电路连接边缘定位电路，所述还原图像电路连接AD转换电路。

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DSP芯片，所述DSP芯片连接边缘定位电路。

3.根据权利要求2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DSP芯片。

4.根据权利要求3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DSP芯片与AD转换电路及DA转换电路之间还通过I2C总线连接。

5.根据权利要求3或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：还包括显示器，所述显示器连接DA转换电路。

6.根据权利要求5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。

7.根据权利要求5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：还包括存储器电路，所述存储器电路连接DSP芯片。

8.根据权利要求7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：所述存储器电路包括分别与DSP芯片相连接的随机存储器及FLASH存储器。

9.根据权利要求2或3或4或6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：还包括存储器电路，所述存储器电路连接DSP芯片。

10.根据权利要求9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：所述存储器电路包括分别与DSP芯片相连接的随机存储器及FLASH存储器。