本文主要内容是实现图像的边缘检测功能

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目录

1. mif文件的制作
2. 调用 ip 核生成rom以及在 questasim 仿真注意问题
3. 灰度处理
4. 均值滤波：重点是3*3 像素阵列的生成
5. sobel边缘检测
6. 图片的显示   
7. 结果展示                                                                                                                                                                                                       

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mif文件的制作

受资源限制，将图片像素定为 160 * 120，将图片数据制成 mif 文件，对 rom ip 核进行初始化。mif文件的制作方法网上有好多办法，因此就不再叙述了，重点说mif文件的格式。 

1、mif文件的格式为：

WIDTH=16 ;    //数据位宽
DEPTH=19200 ;   // rom 深度即图片像素点的个数
ADDRESS_RADIX=UNS ;   //地址数据格式
DATA_RADIX=BIN ;   //数据格式
CONTENT
BEGIN
0:1010110011010000 ;     // 地址 ：数据 ；注意格式要和上面定义的保持统一
1:1010110011010000 ;
2:1010010010110000 ;
......
19198:1110011011111001 ;
19199:1110011011011000 ;
END;

 

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调用ip 核生成 rom 以及在 questasim 仿真注意问题

这部分内容已经在上篇博文中详细描述过，详情请见http://www.cnblogs.com/aslmer/p/5780107.html

 

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灰度处理

任何颜色都由红、绿、蓝三原色组成，假如原来某点的颜色为( R,G,B )那么，我们可以通过下面几种方法，将其转换为灰度：

• 浮点算法：Gray=0.299R+0.587G+0.114B

• 平均值法：Gray=(R+G+B)/3;

• 仅取单色（如绿色）：Gray=G；

将计算出来的Gray值同时赋值给 RGB 三个通道即RGB为(Gray,Gray,Gray)，此时显示的就是灰度图。通过观察调色板就能看明了。 通过观察可知，当RGB三个通道的值相同时即为灰色，Gray的值越大，颜色越接近白色，反之越接近黑色（这是我自己的理解，不严谨错误之处请大神指正）。

这是在线调色板网址，可以进去自己研究一下。 http://tool.chinaz.com/tools/selectcolor.aspx

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此次我采用是浮点算法来实现灰度图的，我的图片数据是RGB565 格式 ，

难点: 如何进行浮点运算。

思路：先将数据放大，然后再缩小。

例如：

Gray=0.299R+0.587G+0.114B转化为 Gray=(77R+150G+29B)>>8 即可，这里有一个技巧，若 a 为 16 位即 a [15:0],那么 a>>8 与 a [15：8]是一样的。

核心代码如下：

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1'b0)begin
       red_r1   <= 0 ;  
       green_r1 <= 0 ;
       blue_r1  <= 0 ;
    end
    else begin
       red_r1   <= red   * 77 ;        //放大后的值
       green_r1 <= green * 150;
       blue_r1  <= blue  * 29 ;
    end
end

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1'b0)begin
        Gray <= 0;    // 三个数之和
    end
    else begin
        Gray <= red_r1 + green_r1 + blue_r1;        
    end
end

always  @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(rst_n==1'b0)begin
       post_data_in <= 0;  //输出的灰度数据
    end
    else begin
       post_data_in <= { Gray[13:9], Gray[13:8], Gray[13:9] };//将Gray值赋值给RGB三个通道
    end
end

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均值滤波

均值滤波的原理

http://blog.csdn.net/hhygcy/article/details/4325304 (此处引用 hhygcy 的文章)

难点：如何生成 3*3 的像素阵列。

我们可以利用 ip 核生成移位寄存器 ，方法与 ip 核 生成 rom 一样，详情见目录 2 因此不再赘述 。

仿真波形如下 row_1 , row_2 , row_3 是指图像的第一、二、三行的数据，Per_href 是行有效信号（受VGA时序的启发，从 rom 中读取数据时设计了行有效和场有效的控制信号，事半功倍，有了利于仿真查错和数据的控制）。从 3 开始就出现了3*3 的像素阵列，这时候就可以求取周围 8 个像素点的平均值，进行均值滤波。

 

下面这个图是我自己画的 FPGA 如何将矩阵数据处理成并行的像素点，可以结合下面的代码好好理解，这也是精华所在。

正方形红框框起来的是第一个完整的 3*3 矩阵，长方形红框框起来的是并行的像素点，在此基础上就可以求得平均值，进行均值滤波。

从下图也能看到 3*3 矩阵从左往右滑动。

第一个3*3 阵列。

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