Canny算子計(jì)算流程

Canny算子計(jì)算流程：

高斯濾波和Sobel算子已經(jīng)在前面講過(guò)，所以這里主要討論非最大值抑制和滯后分割電路設(shè)計(jì)。

非最大值一直電路設(shè)計(jì)

非最大值抑制主要是對(duì)Sobel運(yùn)算的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行開(kāi)窗，在當(dāng)前像素的3x3鄰域找到梯度方向上的最大值，若當(dāng)前像素為整個(gè)方向上的最大值，則將該像素點(diǎn)歸為潛在的邊緣點(diǎn)。否則，直接置為非邊緣點(diǎn)。

我們首先要明白當(dāng)前像素的梯度值位于哪一個(gè)象限，假定其位于第一象限，則有

假定該點(diǎn)計(jì)算結(jié)果為result，則有

不妨再列出第二象限的計(jì)算公式

設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于梯度方向上兩個(gè)潛在極大值的插值運(yùn)算f算子。有兩點(diǎn)值得我們注意：

1)f算子中包含除法，這是在FPGA中不容易處理的。

2)前兩個(gè)象限的除法運(yùn)算的分子和分母是顛倒的，這是不容易設(shè)計(jì)的。

所以就需要進(jìn)行算法的等效轉(zhuǎn)換，首先想到的就是將除法轉(zhuǎn)換為乘法運(yùn)算，這個(gè)是比較容易實(shí)現(xiàn)的，以第一象限公式為例，兩邊同時(shí)乘以x，則有

對(duì)于第二象限，兩邊同時(shí)乘以y，則有

不等式右邊第一項(xiàng)系數(shù)為當(dāng)前x與y方向梯度值的較小值，第二項(xiàng)系數(shù)為當(dāng)前x與y方向梯度的較大值與較小值之差，不等式左邊系數(shù)為當(dāng)前x與y方向梯度值的較大值。因此，將公式變換如下：

上式中，Mmax代表當(dāng)前x與y方向梯度值的較大值，Mmin代表當(dāng)前x與y方向梯度值的較小值。C0，C1，C2，C3，則分別代表4個(gè)插值元素。對(duì)于8個(gè)不同的象限，插值元素的索引號(hào)如下表所示：

這樣，就可以實(shí)現(xiàn)4個(gè)主象限的計(jì)算一致性，同時(shí)將轉(zhuǎn)換為FPGA所擅長(zhǎng)的乘法和加法運(yùn)算。

在查表得到插值元素時(shí)，需要知道當(dāng)前的象限信息，得到象限信息的最簡(jiǎn)單辦法就是通過(guò)查詢x與y方向梯度值的符號(hào)。同時(shí)，需要得到兩個(gè)值的比較關(guān)系。需要注意的是，我們需要Sobel運(yùn)算結(jié)果的x與y方向的輸出，以及模值輸出，實(shí)際上并不需要方向計(jì)算。

第一階段的計(jì)算電路如圖所示：

首先將Sobel的x和y方向的計(jì)算結(jié)果通過(guò)Cordic模塊輸出兩個(gè)值的絕對(duì)值的較大值Max和較小值Min，以及輸入坐標(biāo)的象限信息Quadrant_info。接著為了得到當(dāng)前像素的8個(gè)插值元素，即當(dāng)前窗口，我們需要將上面三個(gè)數(shù)據(jù)及Sobel的模值結(jié)果Mudule送入win_buf得到窗口緩存。我們需要的是當(dāng)前窗口的9個(gè)元素Mudule(8:0)，以及上面三個(gè)數(shù)據(jù)的當(dāng)前值Max(4)，Min(4)，Quadrant_info(4)。

第二階段的計(jì)算電路如圖所示：

第二階段的計(jì)算將象限信息和當(dāng)前窗口像素送入查找表，由查找表電路得到C0，C1，C2，C3輸出。然后在此基礎(chǔ)上做f算子，得到的結(jié)果與中心窗口值與Max的乘積進(jìn)行比較。最后，在比較的結(jié)果上進(jìn)行分割。

審核編輯 ：李倩