数字集成电路设计-8-基于Sobel算法的图像边缘检测加速器的设计及其实现与仿真

引言

在FPGA应用中占据主要地位的主要领域包括图像视频处理以及其他相关多媒体技术。其中边缘检测问题作为图像处理与计算机视觉领域的基础性议题，在实际应用中具有广泛的应用价值。面对数据量持续增长以及对实时处理需求日益提升的情况，在这种背景下传统的软件解决方案已无法满足当前的实际需求。本节将重点介绍并实现一个基于Sobel边缘检测算法的硬件加速器设计方案。为了便于与其他方法进行比较分析，在此过程中我们同时开发相应的软件辅助算法支持。

1，基本思想与算法

该检测法利用卷积操作来计算每个像素点在各个方向上的梯度值。具体而言，在中心像素及其周围八个邻域像素中，将它们与特定系数一一对应相乘后再累加求得结果。通常使用一组3×3大小的卷积核（convolution kernels）来表示这些系数分布情况。其中Gx与Gy分别代表沿x轴和y轴方向的梯度算子。

Gx:

Gy:

我们将每个像素的灰度值