基于FPGA的图像缩小算法实现,包括tb测试文件和MATLAB辅助验证

1.算法运行效果图预览

将FPGA的处理结果导出到matlab中显示图像效果：

2.算法运行软件版本

vivado2019.2

matlab2022a

3.算法理论概述

图像放小算法主要通过抽取算法实现，常见的抽取算法最大值抽取，和均值抽取。其示意图如下所示：

以缩小一半为例，如果是最大值抽取，则在一个2*2窗口内，选择最大的像素输出，那么整个图像的维度就变为了原图像的一半。如果是均值抽取，则在一个2*2窗口内，选择四个像素均值输出，那么整个图像的维度就变为了原图像的一半。

在FPGA上实现图像放小算法时，可以采用硬件并行处理的方式，以提高处理速度。具体地，可以通过图像数据缓冲单元模块来实现。

4.部分核心程序

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`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2022/07/28 01:51:45
// Design Name: 
// Module Name: test_image
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//
  
  
module test_image;
  
reg i_clk;
reg i_rst;
reg i_en;
reg [7:0] image_buff [0:100000];
reg [7:0] II0;
wire [7:0] o_image;
wire flager;
integer fids,jj=0,dat;
  
//D:\FPGA_Proj\FPGAtest\codepz
  
initial 
begin
    fids = $fopen("D:\\FPGA_Proj\\FPGAtest\\codepz\\data.bmp","rb");
    dat  = $fread(image_buff,fids);
    $fclose(fids);
end
  
initial 
begin
i_clk=1;
i_rst=1;
#2000;
i_rst=0;
end
  
always #10  i_clk=~i_clk;
  
always@(posedge i_clk) 
begin
     if(i_rst)
     begin
     II0<=0;
     jj<=0;
     end
     else
     begin
     if(jj<=66614 & jj>=1)
     i_en<=1'b1;
     else
     i_en<=1'b0;
     II0<=image_buff[jj];
     jj<=jj+1;
     end
end
  
  
tops tops_u(
.i_clk              (i_clk),
.i_rst              (i_rst),
.i_en               (i_en),
.i_I0               (II0),
.o_image            (o_image),
.flager             (flager)
);
  
reg[19:0]cnts;
always @(posedge i_clk or posedge i_rst)
begin
     if(i_rst)
     begin
         cnts<=20'd0;
     end
else begin
         cnts<=cnts+20'd1;
     end
end 
  
  
  
integer fout1;
integer fout2;
initial begin
  fout1 = $fopen("flager.txt","w");
  fout2 = $fopen("expansion.txt","w");
end
  
  
always @ (posedge i_clk)
 begin
    if(cnts <= 66514)
    begin
    $fwrite(fout1,"%d\n",flager);
    $fwrite(fout2,"%d\n",o_image);
    end
    else
    begin
    $fwrite(fout1,"%d\n",0);
    $fwrite(fout2,"%d\n",0);
    end
     
end
  
endmodule