FPGA Verilog实现基本的图像滤波处理仿真

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：
img = imread('E:\matlab\Images\2016-09-05-211710.jpg');
if size(img,3)==3
    img = rgb2gray(img);
end
height = size(img, 1);
width = size(img, 2);
s = fopen('image2mem.txt','wb'); %opens the output file
cnt = 0;
for r=1:height
    for c=1:width
        cnt = cnt + 1;
        grey=img(r,c);
        greyb = dec2bin(grey,8);
        Outbyte =greyb(1:8);

        if (Outbyte(1:4) == '0000')fprintf(s,'0%X',bin2dec(Outbyte));
        else fprintf(s,'%X',bin2dec(Outbyte));   end
        if (mod(cnt,1) == 0)fprintf(s,'\r\n');   end
    end
end
figure,imshow(img);
fclose(s);

2、EdgeSobel的Verilog源代码：
`timescale 1ns / 1ps

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;

    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;  

    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

    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 ;

    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;

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

3、仿真文件：tb_EdgeSobel.v
`timescale 1ns / 1ps

module tb_edgesobel;

    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;


    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;
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。

FPGA Verilog实现基本的图像滤波处理仿真

                  

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