FPGA设计中 Verilog HDL实现基本的图像滤波处理仿真

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! z! g( `" j2 J* }% Y
8 O0 y+ f: ^+ \, |" ?      今天给大侠带来FPGA设计中用Verilog HDL实现基本的图像滤波处理仿真，话不多说，上货。
& M/ A2 h9 [$ M- ^
1、用matlab代码，准备好把图片转化成Vivado Simulator识别的格式，即每行一个数据：
8 D' V- n; c% Y. o- y/ ^
6 d7 P% m% K- ^' n* r9 j

; p% v$ H+ G& P  [, |9 Z
源码：
  t4 P5 u+ q, @
img = imread('E:\matlab\Images\2016-09-05-211710.jpg');        
         if size(img,3)==3           
6 u4 y1 K# O: J8 F( h3 [         img = rgb2gray(img);        
3 q& n0 k9 A0 n, r- \         end        
         height = size(img, 1);        
         width = size(img, 2);        
         s = fopen('image2mem.txt','wb'); %opens the output file        
         cnt = 0;        
         for r=1:height               
' M8 t4 D8 f, `$ O# z5 V; h! G              for c=1:width                        
                   cnt = cnt + 1;                        
                   grey=img(r,c);                        
* s4 B6 E1 @0 S, @( c                   greyb = dec2bin(grey,8);                        
+ I( z, v% Q- B6 ?$ v                   Outbyte =greyb(1:8);


9 T0 f' P2 Z! K
! g) X8 h7 m. y                   if (Outbyte(1:4) == '0000')fprintf(s,'0%X',bin2dec(Outbyte));                        
                   else fprintf(s,'%X',bin2dec(Outbyte));   end                        
& |! q+ S1 K% P6 w0 X* [0 G                   if (mod(cnt,1) == 0)fprintf(s,'\r\n');   end               
               end        
         end        
& Z* a5 ~' {) t3 c2 s- T: P         figure,imshow(img);        
         fclose(s);
1 z/ S& B; O* J, ?
2 L, S. Y% J+ g  h% w3 X% q
9 @# K' P% d, X2 c* o2、EdgeSobel的Verilog源代码：
7 _+ k% H" u9 z# ^5 _" |# Y$ U9 J, g
& R1 u6 T, X9 b5 `
0 _. x3 `! H( z$ l6 \% b8 J
4 [5 I  q3 p( e8 ^* R2 J# q源码：
8 o" ~$ S- z8 Q" L# @

`timescale 1ns/1ps

3 Y7 W9 U- K# @! O) n/ z/ X

module EdgeSobel(

           input clk,

           input [7:0] inData,

           input [11:0]x,

           input [11:0]y,

           output [7:0] outData

        );   

        

        parameter pixel_depth=8;

        parameter frame_width=640;

        parameter block_width=3;

        parameter block_height=3;

) k3 p( j, n4 k: Z

        parameter shiftRegSize=pixel_depth*((block_height-1)*frame_width+block_width);

        reg[shiftRegSize-1:0] shiftReg;

        wire [block_width*block_height*pixel_depth-1:0] Window;  

  ?3 c7 T& ~' v3 m

        initial begin shiftReg=10264'b0;end

        always@(posedge clk)if((x<640)&&(y<480))shiftReg<={shiftReg,inData};

        genvar i,j;

        generate

        for(i = 0; i < block_height; i = i + 1) begin : array

                for(j = 0; j < block_width; j = j + 1)

                begin : vector

                        assign Window[pixel_depth*(i * block_width + j)+:pixel_depth] =shiftReg[pixel_depth*(i*frame_width+j)+:pixel_depth];

                end

        end

        endgenerate

2 ^( n; z9 ?; ^4 }- |+ V; P" ~

        wire [7:0] average;

        assign average =

           (Window[7:0]+Window[15:8]+Window[23:16]+

                //Window[31:24]+Window[39:32]+Window[47:40]+

                Window[31:24]+Window[39:32]+Window[47:40]+

                Window[55:48]+Window[63:56]+Window[71:64])/9 ;

! ?; P# x  Y2 Y- |3 x

        wire signed [pixel_depth+1:0] Gx;

        wire signed [pixel_depth+1:0] Gy;

        wire [pixel_depth+1:0] Gxabs;

        wire [pixel_depth+1:0] Gyabs;

        wire [pixel_depth+1:0] G;

        assign Gx =   shiftReg[pixel_depth*(0*frame_width+2)+:pixel_depth]

                                +2*shiftReg[pixel_depth*(1*frame_width+2)+:pixel_depth]

                                +  shiftReg[pixel_depth*(2*frame_width+2)+:pixel_depth]

                                -  shiftReg[pixel_depth*(0*frame_width+0)+:pixel_depth]

                                -2*shiftReg[pixel_depth*(1*frame_width+0)+:pixel_depth]

                                -  shiftReg[pixel_depth*(2*frame_width+0)+:pixel_depth];

                                

        assign Gy =   shiftReg[pixel_depth*(2*frame_width+0)+:pixel_depth]

                                +2*shiftReg[pixel_depth*(2*frame_width+1)+:pixel_depth]

                                +  shiftReg[pixel_depth*(2*frame_width+2)+:pixel_depth]

                                -  shiftReg[pixel_depth*(0*frame_width+0)+:pixel_depth]

                                -2*shiftReg[pixel_depth*(0*frame_width+1)+:pixel_depth]

                                -  shiftReg[pixel_depth*(0*frame_width+2)+:pixel_depth];   

                                

        assign Gxabs = (Gx>0)?Gx-Gx);

        assign Gyabs = (Gy>0)?Gy-Gy);

        assign G = Gxabs+Gyabs;

6 Z- H1 J8 b/ R8 w

        //assign outData = average;    //平滑

        assign outData = G[9:2];     //边缘检测

        

endmodule

- @0 l" s  E- z" p3、仿真文件：EdgeSobel_tb.v

8 O8 s! R7 _  G
( I* ^4 Z' x7 i# E* B8 |

4 R) @/ X( a2 U' F/ O1 W) J源码：
3 t* q, G1 `  h& ]7 G$ ~

`timescale 1ns / 1ps

& [; q7 r: O8 o' E5 H( n

module edgesobel_tb;

! J& _* ^" e3 h& O# @

        reg clk;

        reg [7:0]  inData;

        reg [19:0] cnt;

        reg [9:0] row;

        wire [7:0] outData;

        reg [7:0] image [307199:0];

        integer file_id;

        reg [4:0] frame_cnt;

. x" a1 f5 w) G, V: Z# s

        initial

        begin

                $readmemh("E:/matlab/Vivado/image2mem.txt", image);

                file_id = $fopen("E:/matlab/Vivado/mem2image.txt","w");

                clk = 0;

                cnt = 0;

                row = 0;

                frame_cnt = 0;

        end

        EdgeSobel u_2

                        (

                        .clk(clk),

                        .x(1),

                        .y(1),

                        .inData(inData),

                        .outData(outData)

                        );

        always #1 clk = ~clk;

        always@(posedge clk)

        begin

                if(cnt == 307200)   

                        begin

                                cnt = 0;

                                row = 0;

                                frame_cnt = frame_cnt + 1;

                        end   

                else

                        inData = image[cnt];

                        cnt = cnt+1;

                        if(frame_cnt==1)

                                begin

                                        $fwrite(file_id, "%d ", outData);

                                        if(((cnt % 640)==0) &&(cnt>0))

                                                begin

                                                        $fwrite(file_id,"\r\n");

                                                        row = row + 1;

                                                end;

                                end

        end

        

endmodule

4、把输出的txt文件转化成图片Matlab程序：

A=importdata('E:\matlab\Vivado\mem2image.txt');

A=A./255;
; m' {, x+ c+ i3 G$ O+ Y; X

imshow(A);

注意这里的A是double类型的，直接进行imshow会全白，要转化到0-1：A=A./255，或者把double类型转化为整形。

  h6 \, Q: E& B+ B4 M, H

后续会持续更新，带来Vivado、 ISE、Quartus II 、candence等安装相关设计教程，学习资源、项目资源、好文推荐等，希望大侠持续关注。
大侠们，江湖偌大，继续闯荡，愿一切安好，有缘再见！
1 A/ K3 ^" V  E* B4 ]- N

Sleep_xz

verilog太难学了

wang7940q

63434384131