(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210552682.1 (22)申请日 2022.05.19 (71)申请人 广东工业大 学 地址 510000 广东省广州市越秀区东 风东 路729号 (72)发明人 李俊娴　李莹　李晓军　张学习　 (74)专利代理 机构 佛山市君创知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44675 专利代理师 张燕玲 (51)Int.Cl. G06T 7/13(2017.01) G06T 7/90(2017.01) G06T 5/20(2006.01) G06F 9/50(2006.01) (54)发明名称 一种便携式图像边 缘检测设备 (57)摘要 本发明公开了一种便携式图像边缘检测设 备， 所述检测设备基于FPGA硬件平台、 摄像头实 现图像的采集与边缘检测； 所述摄像头采集图像 数据进行预处理， 之后放入存储器中进行缓存； 然后将图像数据传输给FPGA硬件平台进行边缘 检测运算； 所述边缘检测运算包括： 首先将图像 数据的边缘置0， 然后生成图像检测矩阵框； 之后 进行图像灰度化处理， 在灰度化之前， 需要将图 像转换为RGB888格式； 对灰度化后的图像进行快 速中值滤波， 然后对中值滤波后的图像进行边进 行卷积后， 得到卷积后的梯度矩阵； 对梯度矩阵 进行边缘细化， 得到细化后的矩阵； 最后通过自 适应阈值方法对细化后的矩 阵进行自适应阈值 的处理， 得到边 缘检测的结果。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 114820675 A 2022.07.29 CN 114820675 A 1.一种便携式图像边缘检测设备， 其特征在于， 所述检测设备基于FPGA硬件平台、 摄像 头实现图像的采集与边 缘检测； 所述摄像头采集图像数据进行预处理， 之后放入存储器中进行缓存； 然后将图像数据 传输给FPGA硬件平台进行边 缘检测运 算； 所述边缘检测运 算包括： 首先将图像数据的边缘置0， 然后生成图像检测矩阵框； 之后进行图像灰度化处理， 在 灰度化之前， 需要将图像转换为 RGB888格式； 对灰度化后的图像进行快速中值滤波， 然后对 中值滤波后的图像进 行边进行卷积后， 得到卷积后的梯度矩阵； 对梯度 矩阵进行边缘细化， 得到细化后的矩阵； 最后通过自适应阈值方法对细化后的矩阵进行自适应阈值的处理， 得 到边缘检测的结果。 2.根据权利要求1所述的便携式图像边缘检测设备， 其特征在于， 所述对灰度化后的图 像进行快速中值滤波， 包括： 对检测矩阵框中每一行的像素点数据的大小进行排序， 排列出其最大值、 最小值以及 中间值； 将每行中的最大值分到一个序列， 将每行中的中间值放到一个序列， 将每行中的最小 值放到一个序列， 这样， 又重新得到 了一个新的三行序列； 选取最大值序列的最小值， 中间值序列的中间值， 以及最小值序列的最大值重新组成 一个新的序列， 在新的序列中选取中间值， 即为所需要的中间值， 从而 得到滤波后的图像矩 阵。 3.根据权利要求1所述的便携式图像边缘检测设备， 其特征在于， 所述对梯度矩阵进行 边缘细化， 具体为： Tmax＝0.3 *Max(TI)+0.4 …Med(TI)+0.3 *Min(TI) Tmin＝0.5*Tmax Max(TI)表示矩阵中像素点TI及其邻域中最大值， Med(TI)表示中值， Min(TI)是最小 值； 其中， TI为细化前的梯度矩阵， TI1为细化后的梯度矩阵。 4.根据权利要求1所述的便携式图像边缘检测设备， 其特征在于， 自适应 阈值方法对细 化后的矩阵进行自适应阈值的处 理， 具体为： Pave＝(TI11+TI12+TI13+TI14+TI15+TI16+TI17+TI18+TI19)/9 其中TI11至TI19表示矩阵TI1的像素点以及该像素点8邻 域的像素点数据； TI1表示细化 后的矩阵， pave表示平均值。 5.根据权利要求1所述的便携式图像边缘检测设备， 其特征在于， 所述边缘检测运算的 过程中， 除了利用FPG硬件平台中固有的存储器mem、 cpu、 仲裁器arb iter以及累加器acc之 外， 还设置有虚拟CPU， 包括： 当需要进行运算的时候， cpu启动加速器， acc接到命令之后释放计算资源； mux_权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114820675 A 2encoder为数据选择器， w_mux为写数据选择器， 负责写入数据， r_ mux为读数据选择器， 负责 读出数据， addr_mux为地址数据选择器， data_mux为最终数据选择器， 负责将计算结果送 出； 其中， men的输出连接 data_mux， cpu和acc的输出连接dat a_mux、 addr_mux、 w_mux以及 r_mux， data_mux的输 出连接acc、 cpu和men， a ddr_mux的输 出连接acc和men， w_mux的输 出连 接acc和men， r_mux的输出 连接men。 6.根据权利要求5所述的便携式图像边缘检测设备， 其特征在于， 在需要进行浮点数计 算的时候， cpu会发出启动加 速的指令， 虚拟CPU得到命令之后， 会将存储器men中的源数据 首地址和目标数据首地址发送出去， 通过虚拟CPU进行计算； CPU在启动完成加速之后就会 释放资源， acc接到命令之后释放资源； 计算结束之后， CPU会收到中断的命令， 表示计算已 经结束。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114820675 A 3