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基于FPGA的二值图像连通域快速标记

作者:时间:2011-05-23来源:网络收藏

摘要:针对连通域算法运算量大、速度慢、硬件实现困难的缺点,提出一种适于现场可编程逻辑门阵列()实现的连通域快速的算法,并用VHDL硬件开发语言在XILINX公司的上实现。实验结果表明了该算法能对复杂的连通关系正确,易于硬件实现,大大节约了硬件资源,电路结构简单,满足实时性要求。
关键词:;连通域;快速标记

连通域标记算法是图像处理、计算机视觉和模式识别等领域的基本算法,它可以对图像中不同目标标上不同的标记,进而提取、分离目标,确定目标的特征和参数,从而对目标进行识别和跟踪。连通域标记算法广泛应用于军事目标跟踪、工业产品监控、交通路口监控等场合图像处理系统中。目前的连通标记算法分为两大类,一是基于像素的连通成分标记,另一种就是基于行程的连通成分标记算法。基于行程的连通域标记算法难以采用硬件实现,一般都采用软件编程的方式在PC机上实现,处理速度较慢,占用资源多。基于像素的连通域标记采用软件实现速度较慢,适于硬件实现。针对FPGA的特点,提出了一种适于FPGA实现的连通域快速标记的方法。在33 MHz工作时钟下,单片FPGA能够完成1 000 f/s的128×128的二值图像标记,处理速度能够满足实时系统要求。

1 标记算法
1.1 临时标记
连通域标记对二值图像采取从左到右,从上到下的方式进行两次扫描。第一次扫描过程中,对像素为一的点标记一个临时标记,为零的点不标记,标记完后得到一个等价表,合并等价表形成一个以较大标记值为索引的链表;第二次扫描时,对临时标记的逐个像素进行替代,最后得到以目标出现顺序的自然数顺顺序的标记。二值图像整个标记处理过程如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/191201.htm

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采用2×2的窗口进行逐行扫描的方式对二值图像的逐个像素进行临时标记,扫描窗口如图2所示。图2中:P为当前像素;U为当前像素上一行像素对应的标记;L为其左边像素标记;P的临时标记记为PL;当前标记最大值记为LN。临时标记方法如下:
(1)如果当前像素P不为零:如果L和U只有一个不为零,则复制此标记给PL;如果L和U均不为零且相同则复制此标记给PL;如果L和U均为零,则分配一个新的标记LN+1给PL;如果L和U均不为零但不相同,则复制其中较小一个给PL,并将L和U,存入等价表中。如图3所示。
(2)如果当前像素P为零则PL为零。


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关键词: FPGA 二值图像 标记

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