FPGA简单图像处理
这个小项目读取一张bmp格式的图像文件,做灰度化,二值化或者色彩调整并输出
工程为验证性仿真工程,无需上板,含有不可综合代码,也不能上板
首先,需要借助MATLAB将bmp格式图像文件转化为hex格式
imdata = imread('kodim23.bmp'); % 24-bit BMP image RGB888 tmp=1:768*512*3; m = 1; for i=1:512 for j=1:768 for k = 1:3 tmp(m)=imdata(i,j,k); m = m+1; end end end fid = fopen('kodim23.hex', 'wt'); fprintf(fid, '%x\n', tmp); fclose(fid); disp('Text file write done'); disp(' ');
Verilog代码部分包含一个图像读取模块,该模块有图像处理的部分,和一个图像写模块,还有一个参数文件用于选择对图像进行那种处理
在读模块中,定义一个位宽为8,深度为数据长度的二维数组用于存储图像数据
reg [7:0] total_memory[0:DATA_SIZE-1]; initial begin $readmemh(INFILE, total_memory, 0, DATA_SIZE-1); end
然后通过一段不可综合代码将其中的R, G, B数据分开存储
always @(start) begin if(start) begin for(i=0;i<DATA_SIZE;i=i+1) begin temp_bmp[i] = total_memory[i][7:0]; end for(i=0;i<HEIGHT;i=i+1) begin for(j=0;j<WIDTH;j=j+1) begin temp_r[WIDTH*i+j] = temp_bmp[(WIDTH*i+j)*3+0]; temp_g[WIDTH*i+j] = temp_bmp[(WIDTH*i+j)*3+1]; temp_b[WIDTH*i+j] = temp_bmp[(WIDTH*i+j)*3+2]; end end end end
参照视频数据流帧格式,输出行场同步信号,通过一个状态机做流程控制,在数据处理时,对图像进行如下处理
always @* begin if(state_c == S_DATA) begin `ifdef BRIGHTNESS_OPERATION if(SIGN == 1) begin DATA_R0 = (temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+VALUE>255) ? 255 : temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+VALUE; DATA_R1 = (temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+VALUE>255) ? 255 : temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+VALUE; DATA_G0 = (temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+VALUE>255) ? 255 : temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+VALUE; DATA_G1 = (temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+VALUE>255) ? 255 : temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+VALUE; DATA_B0 = (temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+VALUE>255) ? 255 : temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+VALUE; DATA_B1 = (temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+VALUE>255) ? 255 : temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+VALUE; end else begin DATA_R0 = (temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col]-VALUE<0) ? 0 : temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col]-VALUE; DATA_R1 = (temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]-VALUE<0) ? 0 : temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]-VALUE; DATA_G0 = (temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col]-VALUE<0) ? 0 : temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col]-VALUE; DATA_G1 = (temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]-VALUE<0) ? 0 : temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]-VALUE; DATA_B0 = (temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col]-VALUE<0) ? 0 : temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col]-VALUE; DATA_B1 = (temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]-VALUE<0) ? 0 : temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]-VALUE; end `else `ifdef INVERT_OPERATION DATA_R0 = 255-((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col])/3); DATA_G0 = 255-((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col])/3); DATA_B0 = 255-((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col])/3); DATA_R1 = 255-((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+1)/3); DATA_G1 = 255-((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+1)/3); DATA_B1 = 255-((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+1)/3); `else `ifdef THRESHOLD_OPERATION DATA_R0 = ((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col])/3>THRESHOLD) ? 255 : 0; DATA_G0 = ((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col])/3>THRESHOLD) ? 255 : 0; DATA_B0 = ((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col])/3>THRESHOLD) ? 255 : 0; DATA_R1 = ((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1])/3>THRESHOLD) ? 255 : 0; DATA_G1 = ((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1])/3>THRESHOLD) ? 255 : 0; DATA_B1 = ((temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]+temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1])/3>THRESHOLD) ? 255 : 0; `else DATA_R0 = temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col]; DATA_R1 = temp_r[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]; DATA_G0 = temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col]; DATA_G1 = temp_g[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]; DATA_B0 = temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col]; DATA_B1 = temp_b[WIDTH*cnt_row+cnt_col+1]; `endif `endif `endif end else begin DATA_R0 = 0; DATA_R1 = 0; DATA_G0 = 0; DATA_G1 = 0; DATA_B0 = 0; DATA_B1 = 0; end end
写模块将读模块输出的数据写入到bmp格式文件中,重点需要注意的是
!!!bmp存储数据是从最后一行开时,依次往上,即以一个数据是图像左下的的像素的数据,且每个像素的数据是以B, G, R的顺序依次存储
bmp格式头请参考 http://www.fastgraph.com/help/bmp_header_format.html
原始图片如下
亮度减弱后的效果如下
本项目参考网上一个教程,教程地址https://www.fpga4student.com/2016/11/image-processing-on-fpga-verilog.html
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2016-11-02 PCB Layout高速电路设计小知识点