Edge Detector

Найдите ребра объектов в полутоновом пиксельном потоке

Библиотека:
Vision HDL Toolbox / Analysis & Enhancement

Описание

Блок Edge Detector находит ребра в полутоновом пиксельном потоке при помощи Sobel, Прюитта или метода Робертса. Блок применяет операцию свертки к входным пикселям с производными матрицами приближения, чтобы найти градиент пиксельной величины вдоль двух ортогональных направлений. Это затем сравнивает сумму квадратов градиентов к квадрату настраиваемого порога, чтобы определить, представляют ли градиенты ребро.

По умолчанию блок возвращает бинарное изображение как поток пиксельных значений. Пиксельное значение 1 указывает, что пиксель является ребром. Можно отключить ребро выход. Можно также включить выход значений градиента в двух ортогональных направлениях на уровне каждого пикселя.

Порты

Этот блок использует пиксельный интерфейс потоковой передачи с шиной для сигналов управления кадром. Этот интерфейс позволяет блоку действовать независимо от размера изображения и формата. pixel, Edge и порты градиента на этом блоке поддерживают одну пиксельную потоковую передачу или мультипиксельную потоковую передачу. Одна пиксельная потоковая передача принимает и возвращает одно пиксельное значение каждый такт. Мультипиксельная потоковая передача принимает и возвращает вектор 4 или 8 пикселей за такт, чтобы поддержать высокую частоту кадров или форматы с высоким разрешением. Наряду с пикселем, блок принимает и возвращает pixelcontrol соедините шиной содержащий пять управляющих сигналов. Управляющие сигналы указывают на валидность каждого пикселя и их местоположения в системе координат. Для мультипиксельной потоковой передачи один набор управляющих сигналов применяется ко всем четырем или восьми пикселям в векторе. Чтобы преобразовать систему координат (пиксельная матрица) в последовательный пиксельный поток и управляющие сигналы, используйте блок Frame To Pixels. Для полного описания интерфейса смотрите Пиксельный Интерфейс Потоковой передачи.

Входной параметр

развернуть все

`pixel` — Входной пиксель или мультипиксельный вектор
скаляр | вектор

Этот блок поддерживает одну пиксельную потоковую передачу или мультипиксельную потоковую передачу. Для одной пиксельной потоковой передачи задайте один входной пиксель как скалярное значение интенсивности. Для мультипиксельной потоковой передачи задайте вектор из четырех или восьми значений интенсивности пикселей. Для получения дополнительной информации того, как настроить вашу модель для мультипиксельной потоковой передачи, смотрите Мультипиксельные Видеопотоки Фильтра.

Этот блок не поддерживает многокомпонентную потоковую передачу. Чтобы обработать многокомпонентные потоки, реплицируйте блок для каждого компонента. pixelcontrol шина для всех компонентов идентична, таким образом, можно соединить одну шину с несколькими реплицированными блоками.

double и single типы данных поддерживаются для симуляции, но не для генерации HDL-кода.

`ctrl` — Управляющие сигналы сопоставлены с пиксельным потоком
`pixelcontrol` шина

Задайте pixelcontrol соедините шиной, который содержит пять сигналов. Сигналы описывают валидность пикселя и его местоположения в системе координат. Для получения дополнительной информации смотрите Пиксельную Шину управления.

Для мультипиксельной потоковой передачи каждый вектор из пиксельных значений имеет один набор управляющих сигналов. Поскольку вектор имеет только один valid сигнал, пиксели в векторе должны быть или всеми допустимыми или всеми недопустимыми. hStart и vStart сигналы применяются к пикселю с самым низким индексом в векторе. hEnd и vEnd сигналы применяются к пикселю с самым высоким индексом в векторе.

Типы данных: bus

`Th` — Пороговое значение
скаляр

Пороговое значение, которое задает ребро в виде скаляра. Блок сравнивает квадрат этого значения к сумме квадратов градиентов.

double и single типы данных поддерживаются для симуляции, но не для генерации HDL-кода.

Вывод

развернуть все

`Edge` — Булево пиксельное значение, указывая, является ли пиксель ребром
скаляр | вектор

Для одной пиксельной потоковой передачи Edge является булевым скаляром. Для мультипиксельной потоковой передачи Edge является вектором из NumberOfPixels-by-1 булевы значения. NumberOfPixels может быть четыре или восемь. Каждое пиксельное значение указывает, является ли пиксель ребром.

Типы данных: Boolean

`Gv,Gh` — Вертикальный и горизонтальный градиент
скаляр | вектор

Вертикальные и горизонтальные значения градиента, вычисленные по ядру, сосредоточенному в пиксельном местоположении.

Для одной пиксельной потоковой передачи блок возвращает Gv и Gh как скалярные значения. Для мультипиксельной потоковой передачи блок возвращает Gv и Gh как векторы из NumberOfPixels-by-1 значения. NumberOfPixels может быть четыре или восемь.

double и single типы данных поддерживаются для симуляции, но не для генерации HDL-кода.

Зависимости

Эти порты отображаются, когда вы устанавливаете Method на Sobel или Prewitt.

`G45,G135` — Ортогональный градиент
скаляр | вектор

Ортогональные значения градиента, вычисленные по ядру, сосредоточенному в пиксельном местоположении.

Для одной пиксельной потоковой передачи блок возвращает G45 и G135 как скалярные значения. Для мультипиксельной потоковой передачи блок возвращает G45 и G135 как векторы из NumberOfPixels-by-1 значения. NumberOfPixels может быть четыре или восемь.

double и single типы данных поддерживаются для симуляции, но не для генерации HDL-кода.

Зависимости

Эти порты отображаются, когда вы устанавливаете Method на Roberts.

`ctrl` — Управляющие сигналы сопоставлены с пиксельным потоком
`pixelcontrol` шина

Для мультипиксельной потоковой передачи каждый вектор из пиксельных значений имеет один набор управляющих сигналов. Поскольку вектор имеет только один valid сигнал, пиксели в векторе - или все допустимые или все недопустимые. hStart и vStart сигналы применяются к пикселю с самым низким индексом в векторе. hEnd и vEnd сигналы применяются к пикселю с самым высоким индексом в векторе.

Типы данных: bus

Параметры

развернуть все

Основной

`Method` — Алгоритм обнаружения ребра
`Sobel` (значение по умолчанию) | `Prewitt` | `Roberts`

Когда вы выбираете Sobel или Prewitt, блок вычисляет горизонтальные и вертикальные градиенты, Gv и Gh. Когда вы выбираете Roberts, блок вычисляет ортогональные градиенты, G45 и G135. Для получения дополнительной информации каждого метода, см. Алгоритмы.

Примечание

Если вы выбираете Prewitt, полная точность внутренний тип данных является большой из-за 1/6 коэффициента. Рассмотрите Output the gradient components выбора, так, чтобы можно было настроить тип данных к меньшему размеру.

`Output the binary image` — Включите выходной порт ребра
на (значении по умолчанию) | прочь

Когда этот параметр выбран, блок возвращает поток бинарных пикселей, представляющих ребра, обнаруженные во входном кадре.

Необходимо выбрать по крайней мере один из Output the binary image и Output the gradient components.

`Output the gradient components` — Включите выходные порты градиента
от (значения по умолчанию) | на

Когда этот параметр выбран, блок возвращает поток значений, представляющих градиенты, вычисленные в двух ортогональных направлениях на уровне каждого пикселя. Когда вы устанавливаете Method на Sobel или Prewitt, выходные порты Gv и Gh появляются на блоке. Когда вы устанавливаете Method на Roberts, выходные порты G45 и G135 появляются на блоке.

Необходимо выбрать по крайней мере один из Output the binary image и Output the gradient components.

`Source of threshold value` — Источник для порога градиента, который указывает на ребро
`Property` (значение по умолчанию) | `Input port`

Можно установить порог от входного порта или от диалогового окна. Значением по умолчанию является Property. Выбор Input port включает порт Th.

`Threshold value` — Пороговое значение градиента, которое указывает на ребро
20 (значение по умолчанию) | скаляр

Блок сравнивает квадрат этого значения к сумме квадратов градиентов. Блок бросает это значение к типу данных градиентов.

Зависимости

Эта опция отображается, когда вы устанавливаете Source of threshold value на Property.

`Line buffer size` — Размер буфера памяти линии
2048 (значение по умолчанию) | целое число

Задайте степень двойки, которая вмещает количество активных пикселей в одной горизонтальной линии.

Если вы задаете значение, которое не является степенью двойки, блок использует следующую самую большую степень двойки. Блок выделяет (N – 1)-by-Line buffer size ячейки памяти, чтобы сохранить пиксели, где N является количеством линий в дифференциальной матрице приближения. Если вы устанавливаете Method на Sobel или Prewitt, затем N равняется 3. Если вы устанавливаете Method на Roberts, затем N равняется 2.

`Padding method` — Метод для дополнения
`Symmetric` (значение по умолчанию) | `None`

Выберите один из этих методов для дополнения контура входного изображения. Для получения дополнительной информации об этих методах, смотрите, что Ребро Дополняет.

Symmetric — Установите значение дополнительных пикселей, чтобы зеркально отразить ребро изображения. Эта опция препятствует тому, чтобы ребра были обнаружены на контурах активной системы координат.
None — Исключите дополнительную логику. Блок не устанавливает пиксели вне фрейма изображения ни к какому конкретному значению. Эта опция уменьшает аппаратные ресурсы, используемые блоком и очищением, требуемым между системами координат, но влияет на точность выходных пикселей в ребрах системы координат. Чтобы обеспечить пиксельную потоковую синхронизацию, выходная система координат одного размера с входным кадром. Однако избегать использования пикселей, вычисленных от неопределенных дополнительных значений, маски от KernelSize/2 пиксели вокруг ребра системы координат для нисходящих операций. Для получения дополнительной информации смотрите Пропускную способность Увеличения с Дополнением Ни одного.

Типы данных

`Rounding mode` — Округление метода для внутренних вычислений фиксированной точки
`Floor` (значение по умолчанию) | `Ceiling` | `Convergent` | `Nearest` | `Round` | `Zero`

Задайте метод округления для внутренних вычислений фиксированной точки.

`Saturate on integer overflow` — Действие переполнения для внутренних вычислений фиксированной точки
`off` (значение по умолчанию) | `on`

Когда вы очищаете этот параметр, фиксированная точка и целочисленные значения повторяются, чтобы обнулить, когда значение переполняет того, что является представимым с тем типом данных. Когда вы выбираете этот параметр, значение насыщает в максимальном представимом значении.

`Gradient Data Type` — Тип данных для выходных портов градиента
`Inherit via internal rule` (значение по умолчанию) | выражение типа данных

Тип данных для двух выходных портов градиента. По умолчанию блок автоматически выбирает типы данных полной точности.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, на вкладке Main, выбирают Output the gradient components.

Примеры модели

Обнаружение ребра и наложение изображений

Обнаружьте и подсветите края объекта в видеопотоке. Поведение блока Sobel Edge Detector пиксельного потока, выравнивания видеопотока, и наложения, проверяется путем сравнения результатов с тем же алгоритмом, вычисленным блоками полной системы координат из Computer Vision Toolbox™.

Отфильтруйте мультипиксельные видеопотоки

Спроектируйте фильтры, которые работают с мультипиксельным входным видеопотоком. Используйте мультипиксельную потоковую передачу, чтобы обработать видео или высокой частоты кадров с высоким разрешением с той же синтезируемой тактовой частотой как интерфейс потоковой передачи одно пикселя. Мультипиксель, передающий потоком также, улучшает скорость симуляции и пропускную способность, потому что меньше итераций требуется, чтобы обрабатывать каждый кадр при поддержании аппаратных преимуществ интерфейса потоковой передачи.

Алгоритмы

развернуть все

Блок Edge Detector предоставляет три метода для обнаружения ребер во входном изображении. Методы используют различные производные матрицы приближения, чтобы найти два ортогональных градиента. Методы Sobel и Prewitt вычисляют градиент в горизонтальных и вертикальных направлениях. Метод Робертса вычисляет градиенты в 45 градусах и 135 градусах. Блок использует те же матрицы в качестве блока Edge Detection в Computer Vision Toolbox™.

Когда вы используете мультипиксельную потоковую передачу, блок использует однострочную память и реализует фильтры NumberOfPixels параллельно. Это увеличение аппаратных ресурсов является компромиссом для увеличения пропускной способности по сравнению с потоковой передачей одно пикселя.

Метод	Направление 1	Направление 2
Sobel	$\frac{1}{8} [\begin{matrix} 1 & 0 & - 1 \\ 2 & 0 & - 2 \\ 1 & 0 & - 1 \end{matrix}]$	$\frac{1}{8} [\begin{matrix} 1 & 2 & 1 \\ 0 & 0 & 0 \\ - 1 & - 2 & - 1 \end{matrix}]$
Prewitt	$\frac{1}{6} [\begin{matrix} 1 & 0 & - 1 \\ 1 & 0 & - 1 \\ 1 & 0 & - 1 \end{matrix}]$	$\frac{1}{6} [\begin{matrix} 1 & 1 & 1 \\ 0 & 0 & 0 \\ - 1 & - 1 & - 1 \end{matrix}]$
Робертс	$\frac{1}{2} [\begin{matrix} 1 & 0 \\ 0 & - 1 \end{matrix}]$	$\frac{1}{2} [\begin{matrix} 0 & 1 \\ - 1 & 0 \end{matrix}]$

Примечание

Коэффициенты Prewitt требуют дополнительных битов точности, потому что они не степени двойки. Блок использует 16 битов, чтобы представлять коэффициенты Prewitt. Для 8-битного входа размер по умолчанию градиентов полной точности составляет 27 битов. При использовании метода Prewitt хорошая практика должна уменьшать размер слова, используемый для вычисления градиента. Установите флажок Output the gradient components, и затем на вкладке Data Types, задайте меньший размер слова с помощью Gradient Data Type.

Блок применяет операцию свертки к окружению входного пикселя с производными матрицами, D1 и D2. Это затем сравнивает сумму квадратов градиентов к квадрату порога. Вычисление квадрата порога старается не создавать схему квадратного корня. Блок бросает градиенты к типу, который вы задали на вкладке Data Types. Преобразование типов на квадрате порога совпадает с типом суммы квадратов градиентов.

Задержка

Задержка блока является буферной задержкой линии плюс задержка вычисления ядра. Буферная задержка линии включает ребро, дополняющее по умолчанию. Задержка дополнительной операции зависит от размера ядра. Если дополнение ребра не необходимо для вашего проекта, можно уменьшать задержку путем установки параметра Padding method на None. Когда вы используете эту опцию, задержка блока не зависит от вашего размера ядра. Чтобы определить точную задержку для любой настройки блока, измерьте количество временных шагов между управляющими сигналами ввода и вывода.

Примечание

Когда вы будете использовать дополнение ребра, используйте горизонтальный интервал гашения, больше, чем дважды ширина ядра. Этот интервал позволяет блоку закончить обрабатывать одну линию, прежде чем это начнет обрабатывать следующее, включая добавление дополнительных пикселей до и после активных пикселей в линии. Стандартные форматы потокового видео используют горизонтальный интервал гашения приблизительно 25% ширины системы координат. Этот интервал намного больше, чем фильтры применились к каждой системе координат. Когда вы отключаете дополнение ребра, горизонтальный интервал гашения должен быть по крайней мере 12 циклами и независим от размера ядра. Если вы используете пользовательский формат видео, установите горизонтальный интервал гашения при помощи параметров блоков Frame To Pixels. Горизонтальный интервал гашения равен Total pixels per line – Active pixels per line или, эквивалентно, Front porch + Back porch. Для получения дополнительной информации смотрите, Конфигурируют Интервалы гашения.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Этот блок поддерживает генерацию кода C/C++ для акселератора Simulink^® и быстрых режимов Accelerator и для генерации компонента DPI.

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и код VHDL для FPGA и проекты ASIC с помощью HDL Coder™.

HDL Coder™ обеспечивает дополнительные параметры конфигурации, которые влияют на реализацию HDL и синтезируемую логику.

Архитектура HDL

Этот блок имеет одну, архитектуру HDL по умолчанию.

Свойства блока HDL

ConstrainedOutputPipeline	Количество регистров, чтобы поместить при выходных параметрах путем перемещения существующих задержек в рамках проекта. Распределенная конвейеризация не перераспределяет эти регистры. `Значением по умолчанию является 0`. Для получения дополнительной информации смотрите ConstrainedOutputPipeline (HDL Coder).
InputPipeline	Количество входных настроек канала связи, чтобы вставить в сгенерированный код. Распределенная конвейеризация и ограниченная выходная конвейеризация могут переместить эти регистры. `Значением по умолчанию является 0`. Для получения дополнительной информации смотрите InputPipeline (HDL Coder).
OutputPipeline	Количество выходных настроек канала связи, чтобы вставить в сгенерированный код. Распределенная конвейеризация и ограниченная выходная конвейеризация могут переместить эти регистры. `Значением по умолчанию является 0`. Для получения дополнительной информации смотрите OutputPipeline (HDL Coder).

Ограничения

Вы не можете сгенерировать HDL для этого блока в Resettable Synchronous Subsystem (HDL Coder).

Документация

Edge Detector

Описание

Порты

Входной параметр

pixel — Входной пиксель или мультипиксельный вектор скаляр | вектор

ctrl — Управляющие сигналы сопоставлены с пиксельным потоком pixelcontrol шина

Th — Пороговое значение скаляр

Вывод

Edge — Булево пиксельное значение, указывая, является ли пиксель ребром скаляр | вектор

Gv,Gh — Вертикальный и горизонтальный градиент скаляр | вектор

Зависимости

G45,G135 — Ортогональный градиент скаляр | вектор

Зависимости

ctrl — Управляющие сигналы сопоставлены с пиксельным потоком pixelcontrol шина

Параметры

Основной

Method — Алгоритм обнаружения ребра Sobel (значение по умолчанию) | Prewitt | Roberts

Output the binary image — Включите выходной порт ребра на (значении по умолчанию) | прочь

Output the gradient components — Включите выходные порты градиента от (значения по умолчанию) | на

Source of threshold value — Источник для порога градиента, который указывает на ребро Property (значение по умолчанию) | Input port

Threshold value — Пороговое значение градиента, которое указывает на ребро20 (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Line buffer size — Размер буфера памяти линии2048 (значение по умолчанию) | целое число

Padding method — Метод для дополнения Symmetric (значение по умолчанию) | None

Типы данных

Rounding mode — Округление метода для внутренних вычислений фиксированной точки Floor (значение по умолчанию) | Ceiling | Convergent | Nearest | Round | Zero

Saturate on integer overflow — Действие переполнения для внутренних вычислений фиксированной точки off (значение по умолчанию) | on

Gradient Data Type — Тип данных для выходных портов градиента Inherit via internal rule (значение по умолчанию) | выражение типа данных

Зависимости

Примеры модели

Обнаружение ребра и наложение изображений

Отфильтруйте мультипиксельные видеопотоки

Алгоритмы

Задержка

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Генерация HDL-кода Сгенерируйте Verilog и код VHDL для FPGA и проекты ASIC с помощью HDL Coder™.

Смотрите также

Блоки

Объекты

Документация Vision HDL Toolbox

Поддержка

`pixel` — Входной пиксель или мультипиксельный вектор
скаляр | вектор

`ctrl` — Управляющие сигналы сопоставлены с пиксельным потоком
`pixelcontrol` шина

`Th` — Пороговое значение
скаляр

`Edge` — Булево пиксельное значение, указывая, является ли пиксель ребром
скаляр | вектор

`Gv,Gh` — Вертикальный и горизонтальный градиент
скаляр | вектор

`G45,G135` — Ортогональный градиент
скаляр | вектор

`ctrl` — Управляющие сигналы сопоставлены с пиксельным потоком
`pixelcontrol` шина

`Method` — Алгоритм обнаружения ребра
`Sobel` (значение по умолчанию) | `Prewitt` | `Roberts`

`Output the binary image` — Включите выходной порт ребра
на (значении по умолчанию) | прочь

`Output the gradient components` — Включите выходные порты градиента
от (значения по умолчанию) | на

`Source of threshold value` — Источник для порога градиента, который указывает на ребро
`Property` (значение по умолчанию) | `Input port`

`Threshold value` — Пороговое значение градиента, которое указывает на ребро
20 (значение по умолчанию) | скаляр

`Line buffer size` — Размер буфера памяти линии
2048 (значение по умолчанию) | целое число

`Padding method` — Метод для дополнения
`Symmetric` (значение по умолчанию) | `None`

`Rounding mode` — Округление метода для внутренних вычислений фиксированной точки
`Floor` (значение по умолчанию) | `Ceiling` | `Convergent` | `Nearest` | `Round` | `Zero`

`Saturate on integer overflow` — Действие переполнения для внутренних вычислений фиксированной точки
`off` (значение по умолчанию) | `on`

`Gradient Data Type` — Тип данных для выходных портов градиента
`Inherit via internal rule` (значение по умолчанию) | выражение типа данных

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и код VHDL для FPGA и проекты ASIC с помощью HDL Coder™.