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FPGA Implementation of a Real-Time Edge Detection System Based on an Improved Canny Algorithm

Canny边缘检测器 索贝尔算子 计算机科学 现场可编程门阵列 微分边缘检测器 边缘检测 算法 师(数学) 大津法 除法算法 GSM演进的增强数据速率 阈值 过程(计算) 减法 图像(数学) 人工智能 图像处理 计算机硬件 数学 算术 操作系统
作者
Lei Guo,Sitong Wu
出处
期刊:Applied sciences [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:13 (2): 870-870 被引量:4
标识
DOI:10.3390/app13020870
摘要

Canny edge detection is one of the most widely used edge detection algorithms due to its superior performance. However, it is a complex, time-consuming process and has a high hardware cost. To overcome these issues, an improved Canny algorithm is proposed in this paper. It uses the Sobel operator and approximation methods to calculate the gradient magnitude and direction for replacing complex operations with reduced hardware costs. Otsu’s algorithm is introduced to adaptively determine the image threshold. However, Otsu’s algorithm has division operations, and the division operation is complex and has low efficiency and slow speed. We introduce a logarithmic unit to turn the division into a subtraction operation that is easy to implement by hardware but does not affect the selection of the threshold. Experimental results show that the system can detect the edge of the image well without adjusting the threshold value when the external environment changes and requires only 1.231 ms to detect the edges of the 512 × 512 image when clocked at 50 MHz. Compared with existing FPGA implementations, our implementation uses the least amount of logical resources. Thus, it is more suitable for platforms that have limited logical resources.
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