亚像素图像轮廓提取算法研究及硬件实现

论文摘要

随着计算机技术的发展,计算机视觉的应用越来越广泛。图像的轮廓提取作为计算机视觉处理中的重要环节,尤其是对于实时图像处理、超大图像处理的需求增加,得到了越来越多的重视。本文研究了一种亚象素轮廓高速提取算法,并基于FPGA完成了此算法的硬件实现,将设计结果应用于PCB生产的检测上,提高了PCB生产中的质量检测效率。论文的主要内容包括:亚像素及检测轮廓理论研究。主要研究了亚像素相关基础概念及检测轮廓的基本概念。边缘提取算法的分析研究和选择。对比研究了susan算子边缘检测算法、canny算子边缘检测算法和ContourExtractor2DimageFilter算法;通过分析各算法的优缺点,选用ContourExtractor2DimageFilter算法实现本课题设计。硬件板卡设计。基于Xilinx公司的Spartan-3系列FPGA设计了算法实现需要的硬件平台。算法硬件实现。在硬件平台上,根据算法内容,采用MicroBlaze处理器加协处理模块的方法完成了算法的硬件实现,编写了硬件卡的计算机驱动和简单DMA驱动,完成算法的软件部分。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数字图像处理发展的特点及趋势
• 1.1.1 数字图像处理发展概况
• 1.1.2 数字图像处理主要研究的内容
• 1.1.3 数字图像处理的基本特点
• 1.1.4 数字图像处理的优点
• 1.1.5 数字图像处理的应用
• 1.2 课题的研究背景
• 1.3 论文结构安排
• 第二章 基本概念与相关研究要求
• 2.1 数字图像处理的定义
• 2.2 亚像素相关概念
• 2.2.1 临界灰度值和亚象素
• 2.2.2 灰度图象中物体长度测量
• 2.2.3 利用亚像素测量物体长度
• 2.2.4 改进的灰度重心法
• 2.3 PCB生产中的轮廓检测
• 2.4 课题设计基本方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 ContourExtractor2DimageFilter算法
• 3.1 边缘提取算法研究
• 3.2 ContourExtractor2DimageFilter算法介绍
• 3.2.1 算法总则
• 3.2.2 算法细节
• 3.2.3 方法描述
• 3.3 ContourExtractor2DimageFilter算法实现
• 3.4 算法效率分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 硬件设计
• 4.1 PCIE简介
• 4.1.1 PCI Express的发展
• 4.1.2 PCI Express与PCI以及PCI-X的比较
• 4.1.3 PCIE的信号传输
• 4.2 PCIE在嵌入式系统中的应用
• 4.3 基于Xilinx公司Spartan-3系列FPGA的设计方案
• 4.3.1 方案及主处理芯片选择
• 4.3.2 系统设计方案
• 4.3.3 硬件电路模块设计
• 4.3.4 PCIEIP核设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 软件设计与性能测试
• 5.1 硬件并行处理模块
• 5.2 MicroBlaze处理器系统的设计实现
• 5.2.1 MicroBlaze处理器IP的设计实现
• 5.2.2 MicroBlaze应用程序的编写
• 5.3 计算机驱动及DMA驱动编写
• 5.4 性能测试
• 5.4.1 测试方案
• 5.4.2 测试结果
• 5.4.3 性能分析
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 硬件设计实物图