基于 FPGA 的图像形态学腐蚀处理 Verilog 开发与硬件测试

1. 前言

本课题为仿真版本的硬件调试扩展。在仿真版本的基础上，增加了图像存储模块、HDMI 接口模块、图像时序处理模块及 RGB 转 DVI 模块等。

2. 算法硬件测试效果图预览

用显示器显示原二值图：

原图像二值图：

腐蚀后的图像二值图：

3. 算法运行软件版本

Vivado 2022.2

4. 部分核心程序

wire [7:0] rgb_r_reg; // video red data register
wire [7:0] rgb_g_reg; // video green data register
wire [7:0] rgb_b_reg; // video blue data register
wire [7:0] doutR;
blk_mem_gen_R blk_mem_gen_0u1 (
    .clka(clk),
    .rsta(rst),
    .wea(1'b0),
    .addra(addra),
    .douta(doutR),
    .rsta_busy()
);

wire [7:0] doutG;
blk_mem_gen_G blk_mem_gen_0u2 (
    .clka(clk),
    .rsta(rst),
    .wea(1'b0),
    .addra(addra),
    .douta(doutG),
    .rsta_busy()
);

wire [7:0] doutB;
blk_mem_gen_B blk_mem_gen_0u3 (
    .clka(clk),
    .rsta(rst),
    .wea(1'b0),
    .addra(addra),
    .douta(doutB),
    .rsta_busy()
);

wire [7:0] o_gray;
main_gray main_gray_u(
    .i_clk(clk),
    .i_rst(rst),
    .i_image_R(doutR),
    .i_image_G(doutG),
    .i_image_B(doutB),
    .o_gray(o_gray)
);

wire [7:0] o_binary_image;
wire [7:0] o_expansion;
fushi fushi_u(
    .i_clk(clk),
    .i_rst(rst),
    .i_I0(o_gray),
    .o_binary_image(o_binary_image),
    .o_expansion(o_expansion)
);

assign rgb_r_reg = (key == 1'b0) ? o_expansion : o_binary_image;
assign rgb_g_reg = (key == 1'b0) ? o_expansion : o_binary_image;
assign rgb_b_reg = (key == 1'b0) ? o_expansion : o_binary_image;
endmodule

5. 算法测试参数

parameter H_ACTIVE = 16'd1280; // horizontal active time (pixels)
parameter H_FP = 16'd110;      // horizontal front porch (pixels)
parameter H_SYNC = 16'd40;     // horizontal sync time (pixels)
parameter H_BP = 16'd220;      // horizontal back porch (pixels)
parameter V_ACTIVE = 16'd720;  // vertical active Time (lines)
parameter V_FP = 16'd5;        // vertical front porch (lines)
parameter V_SYNC = 16'd5;      // vertical sync time (lines)
parameter V_BP = 16'd20;       // vertical back porch (lines)
parameter HS_POL = 1'b1;       // horizontal sync polarity, 1 : POSITIVE, 0 : NEGATIVE
parameter VS_POL = 1'b1;       // vertical sync polarity, 1 : POSITIVE, 0 : NEGATIVE