边缘是图像最基本的特征,携带了图像的大部分信息,图像边缘对于图像分析来说特别重要。提取边缘信息,即图像的边缘检测是数字图像处理领域的一项关键技术,在航天、工业、医学、军事领域有广泛的应用,是图像进一步处理的前提。边缘检测在生产线的自动化过程中起了推动性的作用,利用对产品图像的边缘检测可以提高生产量、产品的质量和降低生产成本。边缘检测在车牌识别、车流量监控和自动导航等技术中已是重要环节,这些都是现代交通信息控制领域的重要应用。通过有效地边缘检测,大大地简化了后续图像处理过程对图像的分析。所以边缘检测技术已成为国内外研究的热点。上面基本所有的应用环境是在实时条件下的,所以开发实时的图像处理硬件系统显得非常重要。实时数字图像处理系统的特点是处理数据量大、处理速度高,这是传统软件方法所不能实现的。现场可编程门阵列(FPGA)器件的出现为数字图像处理提出了新的思路和途径。FPGA是当今最流行的可编程器件,其丰富的逻辑和存储资源使其能够实现并行和流水线处理,并且动态配置灵活性、处理速度高和系统的可移植性等特点使FPGA非常适合图像处理领域。本文基于Altera Cyclone(?)Ⅱ2C35FPGA设计了实时的边缘检测系统,其中包括图像数据的采集、图像数据格式转换、帧缓存器、边缘检测和VGA显示等模块。利用硬件描述语言Verilog设计了上面各模块,并通过Altera提供的开发平台QuartusⅡ10.0以及仿真工具Modelsim和Debussy对整个系统做前端的仿真验证。通过实验保守证明实现了对40MHz视频数据的采集；实现了SDRAM在100MHz的频率下自动的写入和读出数据；边缘检测模块在显示频率25MHz下对480*680的图像进行实时处理。本文的核心内容在于SDRAM控制器和边缘检测模块的设计。由于系统前后端的处理速度可能不同并且很多图像处理算法是基于帧进行的,所以实时图像处理系统帧缓存器是必需的。本文设计的多端口SDRAM控制器使SDRAM的应用类似于FIFO,能够在不同的数字图像处理系统间移植。在100MHz频率下,理论上可以同时实现50MHz的写入和读出。本文设计的Sobel边缘检测模块实现了模板内像素的同时输出,着重考虑了图像边界对空域滤波的影响,利用像素复制的方法使得到的边缘图像和原始图像大小相等。并利用补码和对信号位宽的控制实现了算数运算。