[米联客-XILINX-H3_CZ08_7100] FPGA_图像入门连载-18FPGA 实现图像二值化开运算处理

本帖最后由 FPGA课程于 2024-10-21 18:43 编辑

软件版本：VIVADO2021.1
操作系统：WIN10 64bit
硬件平台：适用 XILINX A7/K7/Z7/ZU/KU 系列 FPGA
实验平台：米联客-MLK-H3-CZ08-7100开发板
板卡获取平台：https://milianke.tmall.com/
登录“米联客”FPGA社区 http://www.uisrc.com 视频课程、答疑解惑！

1 图像二值化开运算算法简介

开运算就是先进行腐蚀然后进行膨胀，这样操作后可以使得原本连接在一起的区域，变成了不连通的区域。主要针对细小的突起、细的连接线、图像中的弯口、孤立的小块或齿状物体的效果明显。

2 设计分析

2.1Matlab代码分析

源代码如下：

clear;clear all;clc;
image_in = imread('geeker_fpga.jpg'); [row,col,n] = size(image_in);
image_gray = rgb2gray(image_in);
image_binary=zeros(row,col); for i=1:row
for j=1:col
if image_gray(i,j) > 92%阈值处理
image_binary(i,j)=255; else
image_binary(i,j)=0; end
end end
%开运算先腐蚀后膨胀
image_erode_0=zeros(row,col); for i = 2:1:row-1
for j = 2:1:col-1
image_erode_0(i,j) =...
image_binary(i-1,j-1)&image_binary(i-1,j)&image_binary(i-1,j+1)&... image_binary(i,j-1) &image_binary(i,j) &image_binary(i,j+1) &... image_binary(i+1,j-1)&image_binary(i+1,j)&image_binary(i+1,j+1);
end end
image_erode_1=zeros(row,col); for i = 2:1:row-1
for j = 2:1:col-1
image_erode_1(i,j) =...
image_erode_0(i-1,j-1)&image_erode_0(i-1,j)&image_erode_0(i-1,j+1)&... image_erode_0(i,j-1) &image_erode_0(i,j) &image_erode_0(i,j+1) &... image_erode_0(i+1,j-1)&image_erode_0(i+1,j)&image_erode_0(i+1,j+1);
end end
image_erode_2=zeros(row,col); for i = 2:1:row-1
for j = 2:1:col-1
image_erode_2(i,j) =...
image_erode_1(i-1,j-1)&image_erode_ 1(i-1,j)&image_erode_ 1(i-1,j+1)&... image_erode_1(i,j-1) &image_erode_ 1(i,j) &image_erode_ 1(i,j+1) &... image_erode_1(i+1,j-1)&image_erode_ 1(i+1,j)&image_erode_ 1(i+1,j+1);
end end
image_dilate_0=zeros(row,col); for i = 2:1:row-1
for j = 2:1:col-1
image_dilate_0(i,j) =...
image_erode_2(i-1,j-1)|image_erode_2(i-1,j)|image_erode_2(i-1,j+1)|... image_erode_2(i,j-1) |image_erode_2(i,j) |image_erode_2(i,j+1) |... image_erode_2(i+1,j-1)|image_erode_2(i+1,j)|image_erode_2(i+1,j+1);
end end
image_dilate_ 1=zeros(row,col); for i = 2:1:row-1
for j = 2:1:col-1
image_dilate_ 1(i,j) =...
image_dilate_0(i-1,j-1)|image_dilate_0(i-1,j)|image_dilate_0(i-1,j+1)|... image_dilate_0(i,j-1) |image_dilate_0(i,j) |image_dilate_0(i,j+1) |... image_dilate_0(i+1,j-1)|image_dilate_0(i+1,j)|image_dilate_0(i+1,j+1);
end end
image_dilate_2=zeros(row,col); for i = 2:1:row-1
for j = 2:1:col-1
image_dilate_2(i,j) =...
image_dilate_ 1(i-1,j-1)|image_dilate_ 1(i-1,j)|image_dilate_ 1(i-1,j+1)|... image_dilate_ 1(i,j-1) |image_dilate_ 1(i,j) |image_dilate_ 1(i,j+1) |...
image_dilate_ 1(i+1,j-1)|image_dilate_ 1(i+1,j)|image_dilate_ 1(i+1,j+1); end
end
subplot(331);
imshow(image_gray); title('the image gray image'); subplot(332);
imshow(image_binary); title('the image binary image');
subplot(334);
imshow(image_erode_0); title('the image erode 0 image'); subplot(335);
imshow(image_erode_ 1); title('the image erode 1 image'); subplot(336);
imshow(image_erode_2); title('the image erode 2 image');
subplot(337);
imshow(image_dilate_0); title('the image dilate 0 image'); subplot(338);
imshow(image_dilate_ 1); title('the image dilate 1 image'); subplot(339);
imshow(image_dilate_2); title('the image dilate 2 image');

复制代码

2.2Verilog代码分析

image_erode_filtering u_image_erode_filtering (
.i_clk (i_clk ),
.i_rst_n (i_rst_n ),
.i_hsyn (i_hsyn ),
.i_vsyn (i_vsyn ),
.i_en (i_en ),
.i_binary (i_binary ),
.o_hs (erode_hsyn ),
.o_vs (erode_vsyn ),
.o_en (erode_de ),
.o_binary (erode_data )
);
image_dilate_filtering u_image_dilate_filtering (
.i_clk (i_clk ),
.i_rst_n (i_rst_n ),
.i_hsyn (erode_hsyn ),
.i_vsyn (erode_vsyn ),
.i_en (erode_de ),
.i_binary (erode_data ),
.o_hs (dilate_hsyn ),
.o_vs (dilate_vsyn ),
.o_en (dilate_de ),
.o_binary (dilate_data )
);

复制代码

2.3 工程结构分析

我们将图像算法的模块做成 IP 后，在vivado 中进行工程的搭建，工程结构如图所示：

3 仿真及结果

3.1Matlab实验结果

3.2Modelsim实验结果

4 搭建 Vitis-sdk 工程

创建 soc_base sdk platform 和 APP 工程的过程不再重复，可以阅读 3-3-01_sdk_base_app。以下给出创建好 soc_base sdk platform 的截图和对应工程 APP 的截图。

4.1 创建 SDKPlatform工程

4.2SDKAPP工程

5 硬件连接

硬件连接如图所示：

6 上板实验结果

实验结果如图所示：

您还未登录

登录后即可体验更多功能