Canny算子計算流程：

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

非最大值一直電路設(shè)計

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

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

假定該點計算結(jié)果為result，則有

不妨再列出第二象限的計算公式

設(shè)計的難點在于梯度方向上兩個潛在極大值的插值運算f算子。有兩點值得我們注意：

1)f算子中包含除法，這是在FPGA中不容易處理的。

2)前兩個象限的除法運算的分子和分母是顛倒的，這是不容易設(shè)計的。

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)換為乘法運算，這個是比較容易實現(xiàn)的，以第一象限公式為例，兩邊同時乘以x，則有

對于第二象限，兩邊同時乘以y，則有

不等式右邊第一項系數(shù)為當(dāng)前x與y方向梯度值的較小值，第二項系數(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個插值元素。對于8個不同的象限，插值元素的索引號如下表所示：

這樣，就可以實現(xiàn)4個主象限的計算一致性，同時將轉(zhuǎn)換為FPGA所擅長的乘法和加法運算。

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

第一階段的計算電路如圖所示：

首先將Sobel的x和y方向的計算結(jié)果通過Cordic模塊輸出兩個值的絕對值的較大值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個插值元素，即當(dāng)前窗口，我們需要將上面三個數(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個元素Mudule(8:0)，以及上面三個數(shù)據(jù)的當(dāng)前值Max(4)，Min(4)，Quadrant_info(4)。

第二階段的計算電路如圖所示：

第二階段的計算將象限信息和當(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