想在百度上做网站,网站开发软件教程,网站源码网,杭州小程序开发费用这是对《基于Matlab与FPGA的图像处理教程》的学习笔记#xff0c;代码和内容摘取自书中。 心得#xff1a; 使用FPGA进行硬件加速的重点是消除或者减少浮点数运算#xff0c;转换为定点运算#xff0c;然后通过pipeline流水设计转为并行实现加速。
原理和方法
RGB与…这是对《基于Matlab与FPGA的图像处理教程》的学习笔记代码和内容摘取自书中。 心得 使用FPGA进行硬件加速的重点是消除或者减少浮点数运算转换为定点运算然后通过pipeline流水设计转为并行实现加速。
原理和方法
RGB与YUV/YCbCr444之间的原始公式基于生物仿真学Biometric实验结果的使用摄像头或者其他传感器进行转换的时候应先了解转换公式参数会有不同否则会导致偏色下面是常用的计算公式。公式放大256倍也就是向高位移8位得到参数然后忽略小数fpga中消耗资源较大进行运算运算完毕后移位回来Y ( R76 G150 B*29) 8Cb (-R43 - G84 B*128 32768) 8Cr ( R128 - G107 - B*20 32768) 8
Matlab程序
clc;% -------------------------------------------------------------------------
% Read PC image to Matlab
IMG1 imread(../../0_images/Scart.jpg); % 读取jpg图像
h size(IMG1,1); % 读取图像高度
w size(IMG1,2); % 读取图像宽度
subplot(221);imshow(IMG1);title(RGB Image);% -------------------------------------------------------------------------
% Relized by user logic
% Y ( R*76 G*150 B*29) 8
% Cb (-R*43 - G*84 B*128 32768) 8
% Cr ( R*128 - G*107 - B*20 32768) 8
IMG1 double(IMG1);
IMG_YCbCr zeros(h,w,3);
for i 1 : hfor j 1 : wIMG_YCbCr(i,j, 1) bitshift(( IMG1(i,j,1)*76 IMG1(i,j,2)*150 IMG1(i,j,3)*29),-8);IMG_YCbCr(i,j,2) bitshift((-IMG1(i,j,1)*43 - IMG1(i,j,2)*84 IMG1(i,j,3)*128 32768),-8);IMG_YCbCr(i,j,3) bitshift(( IMG1(i,j,1)*128 - IMG1(i,j,2)*107 - IMG1(i,j,3)*20 32768),-8);end
end% -------------------------------------------------------------------------
% Display Y Cb Cr Channel
IMG_YCbCr uint8(IMG_YCbCr);
subplot(222); imshow(IMG_YCbCr(:,:,1)); title(Y Channel);
subplot(223); imshow(IMG_YCbCr(:,:,2)); title(Cb Channel);
subplot(224); imshow(IMG_YCbCr(:,:,3)); title(Cr Channel); Verilog程序
里需要注意的是pipeline在FPGA中把这套公式拆解成了三个step。第一步是乘积会延时1个clk。第二步是累加会延时1个clk。第三部是移位会延时1个clk。综上所述需要使用3个clk的延时来实现pipeline。
timescale 1ns/1ns
module VIP_RGB888_YCbCr444
(//global clockinput clk, //cmos video pixel clockinput rst_n, //global reset//Image data prepred to be processedinput per_img_vsync, //Prepared Image data vsync valid signalinput per_img_href, //Prepared Image data href vaild signalinput [7:0] per_img_red, //Prepared Image red data to be processedinput [7:0] per_img_green, //Prepared Image green data to be processedinput [7:0] per_img_blue, //Prepared Image blue data to be processed//Image data has been processedoutput post_img_vsync, //Processed Image data vsync valid signaloutput post_img_href, //Processed Image data href vaild signaloutput [7:0] post_img_Y, //Processed Image brightness outputoutput [7:0] post_img_Cb, //Processed Image blue shading outputoutput [7:0] post_img_Cr //Processed Image red shading output
);//--------------------------------------------
/*********************************************
//Refer to full/pc range YCbCr formatY R*0.299 G*0.587 B*0.114Cb -R*0.169 - G*0.331 B*0.5 128Cr R*0.5 - G*0.419 - B*0.081 128
--- Y (76 *R 150*G 29 *B)8Cb (-43*R - 84 *G 128*B 32768)8Cr (128*R - 107*G - 20 *B 32768)8
**********************************************/
//Step 1
reg [15:0] img_red_r0, img_red_r1, img_red_r2;
reg [15:0] img_green_r0, img_green_r1, img_green_r2;
reg [15:0] img_blue_r0, img_blue_r1, img_blue_r2;
always(posedge clk)
beginimg_red_r0 per_img_red * 8d76;img_red_r1 per_img_red * 8d43; img_red_r2 per_img_red * 8d128;img_green_r0 per_img_green * 8d150;img_green_r1 per_img_green * 8d84;img_green_r2 per_img_green * 8d107;img_blue_r0 per_img_blue * 8d29;img_blue_r1 per_img_blue * 8d128;img_blue_r2 per_img_blue * 8d20;
end//--------------------------------------------------
//Step 2
reg [15:0] img_Y_r0;
reg [15:0] img_Cb_r0;
reg [15:0] img_Cr_r0;
always(posedge clk)
beginimg_Y_r0 img_red_r0 img_green_r0 img_blue_r0;img_Cb_r0 img_blue_r1 - img_red_r1 - img_green_r1 16d32768;img_Cr_r0 img_red_r2 - img_green_r2 - img_blue_r2 16d32768;
end//--------------------------------------------------
//Step 3
reg [7:0] img_Y_r1;
reg [7:0] img_Cb_r1;
reg [7:0] img_Cr_r1;
always(posedge clk)
beginimg_Y_r1 img_Y_r0[15:8];img_Cb_r1 img_Cb_r0[15:8];img_Cr_r1 img_Cr_r0[15:8];
end//------------------------------------------
//lag 3 clocks signal sync
reg [2:0] per_img_vsync_r;
reg [2:0] per_img_href_r;
always(posedge clk or negedge rst_n)
beginif(!rst_n)beginper_img_vsync_r 0;per_img_href_r 0;endelsebeginper_img_vsync_r {per_img_vsync_r[1:0], per_img_vsync};per_img_href_r {per_img_href_r[1:0], per_img_href};end
end
assign post_img_vsync per_img_vsync_r[2];
assign post_img_href per_img_href_r[2];
assign post_img_Y post_img_href ? img_Y_r1 : 8d0;
assign post_img_Cb post_img_href ? img_Cb_r1: 8d0;
assign post_img_Cr post_img_href ? img_Cr_r1: 8d0;endmodule
