随着社会工业技术的高速发展,图像处理在社会中占的比重越来越大。而图像边缘做为图像的基本特征,包含着图像中大量关键信息,边缘检测的质量决定了后续图像处理的准确性。然而随着图像技术的发展,图像传输数据越来越大,基于软件的数字图像处理越来越无法满足图像技术的实时性,用高速电路方式来进行图像处理已经成为当前研究的一个新领域。FPGA的高速并行性以及流水线结构的特点,则非常适用于快速图像处理。本文针对传统图像处理耗时长,实时性低的特点,构建了基于FPGA的实时图像边缘检测系统,主要包括采集、存储、处理和显示四个模块。在图像采集模块,通过IIC接口协议完成OV5640图像采集模式的配置。在存储模块通过SDRAM完成图像的缓存设置。在显示模块,通过VGA接口完成图像在显示屏上的显示。由于目前所用的中值滤波算法计算流程多,耗费时间大,无法在硬件上快速实现。在基于中值滤波原理的基础上,利用比较器和FPGA的并行性,实现了快速中值滤波算法,减少了中值滤波的时间消耗。在图像边缘检测模块中,改进Sobel边缘检测算法,在45~o和135~o增加两个模板,采用四模板算法结合Roberts边缘增强,对图像进行彩色边缘检测。借助Canny算子的高低阈值方法,通过3x3模板内的像素设定动态阈值,实现整个边缘检测系统的自动阈值处理。通过Verilog HDL语言在Quartus II软件内实现整个程序的编译。在完成系统设计以后,利用Modlesim软件对图像处理中的模块进行仿真,验证系统的模块设计时序。最后,将编译文件下载到FPGA上,完成实验测试。通过与Matlab得到的边缘检测图和传统Sobel结果图进行对比,可以得到本系统能够完成实时图像的边缘检测,实验证明改进的Sobel算法能够增强边缘检测效果,得到更好的边缘。