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S04-CH03搭建仿真验证平台ImageLoad 实验

摘要: 本章介绍了3种HLS仿真中最常用的获取仿真数据流的方法，并对图像、视频数据流以及外部摄像头调用进行了验证。在接下来的算法设计中，我们就即将用到本章介绍的这3种方法，对设计的功能进行仿真，掌握好这一章的内容 ...

软件版本：VIVADO2017.4

操作系统：WIN10 64bit

硬件平台：适用米联客 ZYNQ系列开发板

米联客(MSXBO)论坛：www.osrc.cn答疑解惑专栏开通，欢迎大家给我提问！！

3.1 概述

      通过前面的学习，我们已经基本熟悉了HLS的开发流程，那么在HLS上进行算法开发，算法实现综合后我们需要对算法的正确性进行验证，那么我们如何得到我们想要的视频图像数据流，对算法模块进行测试呢？

      本章介绍了3种HLS仿真中最常用的获取仿真数据流的方法，并对图像、视频数据流以及外部摄像头调用进行了验证。在接下来的算法设计中，我们就即将用到本章介绍的这3种方法，对设计的功能进行仿真，掌握好这一章的内容以便完成接下来的算法设计。

3.2 图片数据的获取

      当我们进行前期算法验证的时候，需要读取图片进行仿真，那么关键的一步就是如何加载图片进行测试，在HLS中比较基础的两种加载图片的方法如下：

第一种，通过cvLoadImage函数加载图片

cvLoadImage函数

格式：

通过cvLoadImage函数加载图片格式如下

IplImage* src = cvLoadImage(INPUT_IMAGE);

cvShowImage("src",src);

函数原型：

IplImage* cvLoadImage(const char*filename,int iscolor CV_DEFAULT(CV_LOAD_IMAGE_COLOR));

filename ：要被读入的文件的文件名(包括后缀);

iscolor：指定读入图像的颜色和深度;

指定的颜色可以将输入的图片转为3信道(CV_LOAD_IMAGE_COLOR),单信道(CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE),或者保持不变(CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR)。

使用方法：

cvLoadImage函数使用方法有下面几种

cvLoadImage( filename, -1 ); 默认读取图像的原通道数

cvLoadImage( filename, 0 ); 强制转化读取图像为灰度图

cvLoadImage( filename, 1 ); 读取彩色图

示例

我们在这里演示一个通过cvLoadImage函数读取图片显示的例子，源码及结果如下图:

IplImage* src = cvLoadImage(INPUT_IMAGE);

IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src), src->depth, src->nChannels);//获取原始图像大小

AXI_STREAM  src_axi;

IplImage2AXIvideo(src, src_axi);

AXIvideo2IplImage(src_axi, dst);

cvSaveImage(OUTPUT_IMAGE, dst);

cvShowImage( "result_1080p",dst);

第二种，通过imread函数读取图片

imread函数

格式：通过imread函数读取图片，格式如下

Mat src_rgb = imread(INPUT_IMAGE);

IplImage src = src_rgb;

cvShowImage("src",&src);

函数原型：

在官方文档中查到imread函数原型如下：

CV_EXPORTS_W Mat imread( const string& filename, int flags=1 );

参数1：const string&类型的filename，填我们需要载入的图片路径名。

参数2：int类型的flags，为载入标识，它指定一个加载图像的颜色类型。

可以看到它自带缺省值1.所以有时候这个参数在调用时我们可以忽略，在看了下面的讲解之后，我们就会发现，如果在调用时忽略这个参数，就表示载入三通道的彩色图像。通过转到定义，我们可以在highgui_c.h（192-204行）中发现这个枚举的定义是这样的：

enum

{

/* 8bit, color or not */

CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED  =-1,

/* 8bit, gray */

CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE  =0,

/* ?, color */

CV_LOAD_IMAGE_COLOR      =1,

/* any depth, ? */

CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH   =2,

/* ?, any color */

CV_LOAD_IMAGE_ANYCOLOR   =4

};

示例：

我们通过imread函数读取一副图片并且灰度显示的代码如下：

Mat src_rgb = imread(INPUT_IMAGE,CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE);//加载图片并灰度显示

IplImage src = src_rgb;

cvSaveImage(OUTPUT_IMAGE, &src);

cvShowImage("src",&src);

3.3 视频流文件的载入

cvCaptureFromAVI函数

格式：cvCaptureFromAVI("AVI文件名称");

功能：函数进行视频文件的载入，用来播放AVI文件视频；

定义：在highgui_c.h文件可以看到有如下定义：

#define cvCaptureFromFile cvCreateFileCapture

#define cvCaptureFromAVI cvCaptureFromFile

说明：所以用cvCaptureFromAVI()跟cvCaptureFromFile(),cvCreateFileCapture()都是一样的作用；文件的类型不一定必须是AVI格式，只要文件符合OpenCV支持的格式就能播放。

cvGrabFrame函数

格式：int cvGrabFrame(CvCapture结构体);

功能：将capture抓下來的相片放在OpenCV中；其与cvQueryFrame()是相同的步骤；

cvGrabFrame()返回值为0或1；0是失败,1是成功。

cvRetrieveFrame函数

格式：cvRetrieveFrame(CvCapture结构);

功能：从OpenCV快取中得到Frame，并配置给IplImage结构体；其中：

cvQueryFrame()=cvGrabFrame()+cvRetrieveFrame().

示例

我们通过一个实例让大家理解这几个函数的使用

IplImage *frame;

CvCapture *capture = cvCaptureFromAVI("1.avi");//获取视频数据

cvNamedWindow("AVI player",0);

while(true)

{

if(cvGrabFrame(capture))

{

    frame = cvRetrieveFrame(capture);

cvShowImage("AVI player",frame);

if(cvWaitKey(10)>=0) break;

}

}

通过运行仿真，我们截取的视频画面如下：

3.4 外部摄像头的调用

cvCaptureFromCAM函数

格式：CvCapture*cvCaptureFromCAM( int index );
参数：index，要使用的摄像头索引。

cvReleaseCapture函数

功能：释放（cvCaptureFromCAM）这个结构，使用函数cvReleaseCapture。
cvWriteFrame函数

功能：要将视频写入文件中，使用cvWriteFrame写入一帧到一个视频文件中
格式：int cvWriteFrame( CvVideoWriter* writer, const IplImage* image );

示例：

通过摄像头捕获视频数据的关键代码如下，并且通过调用外部USB摄像头成功采集到视频数据，为后期算法验证提供了测试依据。

IplImage *frame;

CvCapture *capture = cvCaptureFromCAM(1);//捕获摄像头数据0--笔记本自带摄像头 1--外部摄像头

3.5 工程创建与验证

       上面介绍完了仿真数据流的获取方法之后，接下来我们创建一个工程对其进行验证。

Step1:打开Vivado HLS开发工具，单击Creat New Project创建一个新工程，设置好工程路径和工程名，一直点击Next按照默认设置。

Step2：出现如下图所示界面，时钟周期Clock Period按照默认10ns，Uncertaintly和Solution Name均按照默认设置，点击红色圆圈部分选择芯片类型，然后点击OK。

MZ7XA-7020、MZXB开发板型号选择设置

MZ7XA -7010、MZ7XA -MINI7010开发板型号选择设置

Step3：点击Finish，出现如下界面。右单击Source，选择New file,添加一个设计源文件。

Step4：与上一章不同的是，本章只要进行仿真，因此直接单击Test Bench，添加一个名为Test.cpp的测试文件，并添加如下程序。


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米联客-老师
本文作者
2019-9-17 10:35
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