基于FPGA視頻圖像的Canny算法加速器的設(shè)計
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2．2 加速器的地址產(chǎn)生
在系統(tǒng)的連續(xù)處理過程當中，加速器沒有專門的等待時間用來對數(shù)據(jù)進行讀取和存儲，這兩類運算都是并行進行的。因此加速器需要具有自動選通的讀／寫地址電路。對于一幅512×512圖像來說，從偏移值0開始計數(shù)，一次加1，以便于從內(nèi)存中讀一組4個像素值，把偏移地址和基地址加起來形成前一行的像素地址，把它加上512／4就形成當前行的讀地址，再加上1 024／4就形成了下一行的讀地址。對于寫地址來說，從偏移值512／4開始計數(shù)，一次加1形成每次的寫地址。地址發(fā)生器的部分代碼如下：
3 Canny算法加速設(shè)計
為了使得整個算法的計算速度得到提高，使算法既滿足高速要求也不會耗費大量的硬件資源，本文對高斯濾波和梯度強度計算兩個任務(wù)模塊做了加速設(shè)計組合，流程圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/190119.htm
高斯濾波器采用與Sobel加速器相似的設(shè)計原理，具有流水線的加速功能。圖中RAM是FPGA中自帶的Block RAM塊，其大小配置為僅存儲當前被處理圖像的三行像素值，對于512×512的8位圖像來說RAM應(yīng)配置為512×3×8 b。因為高斯濾波的存儲和Sobel加速器在讀取的時候都是每4個像素點即32 b數(shù)據(jù)來進行，所以配置為32位寬的同時讀寫操作的雙口RAM。
梯度運算之后，進行非極大值的抑制，在非極大值抑制之前需要計算梯度的方向。梯度方向的計算分為四個方向：水平、垂直、45°方向及135°方向，且每個方向上都包含兩個45°的范圍。通過Ex和Ey的比值及正負可以確定梯度方向落在上面規(guī)定的四個方向之一。判斷四個方向的具體如下：
在FPGA中，直接做除法運算是很復(fù)雜的過程；為了減少資源的開銷，把式(5)～式(8)中的除法變換成乘法，再做比較來判斷梯度的方向。對于tan 22．5°和tan 67．5°做如下處理：
非極大值的抑制在系統(tǒng)中通過選擇器和比較器來實現(xiàn)。根據(jù)輸入的梯度值和梯度方向，用非極大值抑制條件(式(5)～(8))和高低閾值條件對輸出的數(shù)據(jù)進行比較選擇，強邊緣點輸出為255，弱邊緣點輸出為0。由于硬件流水線的特點，邊界像素的計算結(jié)果是無效的，所以將邊界上的行列都置為0。重復(fù)以上步驟，直到整幅圖像掃描完成，最終得出邊緣圖像。
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