[发明专利]基于FPGA形态学算子的自适应轮廓提取系统及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA形态学算子的自适应轮廓提取系统，包括控制模块、搜索结构生成模块、自适应优化模块、膨胀算子生成模块、腐蚀算子生成模块、轮廓提取模块，其中：

所述的控制模块，用于将待处理彩色图像通过色彩空间转换法，转换成YCbCr格式的图像，提取其中的亮度分量Y；

所述的搜索结构生成模块，用于将亮度分量Y经过FPGA中移位寄存器缓存两行数据，同时和当前输入的一行数据构成3行阵列，对阵列中每行数据利用D触发器进行延迟后得到3×3的像素搜索结构；

所述的自适应优化模块，用于对像素搜索结构中每个元素的亮度分量与像素搜索结构中心位置元素的亮度分量的差取绝对值操作，得到像素搜索结构中的该元素亮度分量与像素搜索结构中心位置元素亮度分量的距离，用像素搜索结构中心位置元素的亮度分量值替换距离大于30的所有元素的亮度分量，得到自适应变换后的像素搜索结构中所有元素的亮度分量；

所述的膨胀算子生成模块，用于将自适应变换后像素搜索结构中所有元素的亮度分量，输入到树状流水线比较器中，采用迭代比较法，得到自适应变换后像素搜索结构中所有元素亮度分量中的最大值，用该最大值替换像素搜索结构中心位置元素的亮度分量，将替换后像素搜索结构中心位置元素的亮度分量值作为膨胀算子；

所述的腐蚀算子生成模块，用于将自适应变换后像素搜索结构中所有元素的亮度分量，输入到树状流水线比较器中，采用迭代比较法，得到自适应变换后像素搜索结构中所有元素亮度分量中的最小值，用该最小值替换像素搜索结构中心位置元素的亮度分量，将替换后像素搜索结构中心位置元素的亮度分量值作为腐蚀算；

所述的轮廓信息生成模块，用于将膨胀算子减去腐蚀算子，得到经过自适应变换后像素搜索结构中心位置元素亮度分量的梯度值，然后将转换成YCbCr格式的图像中的蓝色色度分量和红色色度分量，经过延时操作后与像素搜索结构中心位置元素亮度分量的梯度值合并，得到合并后的YCbCr值，利用YCbCr转RGB888算法将合并后的YCbCr值合成RGB888格式数据。

2.根据权利要求1系统所述的一种基于FPGA形态学算子的自适应轮廓提取方法，其特征在于，采用自适应法优化亮度分量，生成膨胀算子和腐蚀算子计算，得到图像的轮廓信息；该方法的步骤包括如下：

(1)提取待处理彩色图像的亮度分量：

控制模块采用色彩空间转换法，将待处理彩色图像转换成YCbCr格式的图像，提取其中的亮度分量Y；

(2)生成像素搜索结构：

搜索结构生成模块将亮度分量Y经过FPGA中移位寄存器缓存两行数据，同时和当前输入的一行数据构成3行阵列，对阵列中每行数据利用D触发器进行延迟后得到3×3的像素搜索结构；

(3)采用自适应法优化亮度分量：

(3a)自适应优化模块对像素搜索结构中每个元素的亮度分量与像素搜索结构中心位置元素的亮度分量的差取绝对值操作，得到像素搜索结构中的该元素亮度分量与像素搜索结构中心位置元素亮度分量的距离；

(3b)自适应优化模块用像素搜索结构中心位置元素的亮度分量值替换距离大于30的所有元素的亮度分量，得到自适应变换后的像素搜索结构中所有元素的亮度分量；

(4)生成膨胀算子：

膨胀算子生成模块将自适应变换后像素搜索结构中所有元素的亮度分量，输入到树状流水线比较器中，采用迭代比较法，得到自适应变换后像素搜索结构中所有元素亮度分量中的最大值，用该最大值替换像素搜索结构中心位置元素的亮度分量，将替换后像素搜索结构中心位置元素的亮度分量值作为膨胀算子；

(5)生成腐蚀算子：

腐蚀算子生成模块将自适应变换后像素搜索结构中所有元素的亮度分量，输入到树状流水线比较器中，采用迭代比较法，得到自适应变换后像素搜索结构中所有元素亮度分量中的最小值，用该最小值替换像素搜索结构中心位置元素的亮度分量，将替换后像素搜索结构中心位置元素的亮度分量值作为腐蚀算子；

(6)得到中心位置元素亮度分量的梯度值：

轮廓信息生成模块用膨胀算子减去腐蚀算子，得到经过自适应变换后像素搜索结构中心位置元素亮度分量的梯度值；

(7)生成轮廓数据：

轮廓信息生成模块将转换成YCbCr格式的图像中的蓝色色度分量和红色色度分量，经过延时操作后与像素搜索结构中心位置元素亮度分量的梯度值合并，得到合并后的YCbCr值，利用YCbCr转RGB888算法将合并后的YCbCr值合成RGB888格式数据。