基于FPGA的图像直方图实时显示

1、基于fpga的图像直方图实时显示上电初始，fpga需要通过iic接口对 sensor举行寄存器初始化配置。这些初始化的基本参数，即初始化地址对应的初始化数据都存储在一个预先配置好的fpga片内rom中。在初始化配置完成后，cmos sensor就能够持续输出标准rgb的视频数据流，fpga通过对其同步信号，如时钟、行频和场频举行检测，从而从数据上实时的采集图像数据。mt9v034摄像头默认初始化数据就能输出正常的视频流，因此fpga中事实上未作任何iic初始化配置。在fpga内部，采集到的视频数据先通过一个fifo，将原本25mhz频率下同步的数据流转换到50mhz的频率下。接着将这个数据再送

2、入写ddr3缓存的异步fifo中，这个fifo中的数据一旦达到一定数量，就会通过axi hp0总线写入ddr3中。与此同时，axi hp0总线也会读取ddr3中缓存的图像数据，缓存到fifo中，并终于送往驱动模块举行显示。lcd驱动模块不断的发出读图像数据的哀求，并驱动液晶显示视频图像。本实例除了前面提到对原始图像做ddr3缓存和显示，还会在原始图像缓存到ddr3之前，会对当前图像做直方图统计（以帧为单位做统计），统计后的直方图结果做归一化处理，便于后续液晶屏显示的直方图绘制，归一化的直方图结果取值范围是0448，用256个10bit数据表示，存入双口ram中。按照lcd显示模块的哀求，从双口

3、ram读取实时图像的归一化直方图统计结果举行显示。终于在vga液晶显示器上，可以看到左侧图像是原始的图像，右侧图像是经过归一化处理的直方图图像。 2直方图统计与归一化处理 工程文件夹at7_img_ex09at7.srcssources_1new下的histogram_calculation.v模块实现了图像的直方图统计与归一化处理。该模块有一个包含6个状态的状态机，以这个状态机为主轴的设计思路如下：1上电初始状态state_idle，复位结束后即进入下一状态state_hist。2state_hist状态下，举行实时图像的256级直方图统计，统计结果存放在寄存器histogram_cnt25

4、5:019:0中；图像接收信号i_image_ddr3_frame_end拉高时，切换到下一个状态state_fmax。3state_fmax状态下，遍历一遍直方图统计结果寄存器histogram_cnt255:019:0，找出最大值存放在寄存器max_histogramcnt19:0中；找到最大值后，切换到下一状态state_cntc。4state_cntc状态下，挺直转换到下一个状态state_outp；该状态主要为了清零计数器dlycnt。5state_outp状态下，依次将256个直方图统计结果乘以448（=256+128+64），作为被除数，实际乘以448是通过3个移位结果举行累加实

5、现。而max_histogramcnt19:0则作为除数，依次输出256个举行除法归一化后的直方图统计结果（o_image_hc_wren拉高时o_image_hc_wrdb9:0有效）。完成后进入下一状态state_wait。6state_wait状态下，挺直切换到state_idle。在第5步举行的归一化处理，其基本思想是找到256个直方图统计结果的最大值，作为归一化的1（其他值都小于1）；而其他结果都会以此为标准猎取对应的归一化值；例如最大值若为40000，那么归一化后为1，某个统计结果是1000，那么归一化后是0.025；而实际我们需要将这个归一化后的直方图结果显示到液晶屏上，液晶屏上

6、我们可以希翼最高的直方图可以取448pix来显示，那么我们用448乘以归一化后的结果即可。实际液晶屏是720p的驱动辨别率，最大可以给到720pix的高度，但是由于左侧的原始采集图像显示是640*480，为了显示美观，我们最好给出一个不超过480pix的最高直方图高度显示，而取448其实是考虑到它等于256+128+64，可以不消耗fpga的乘法器资源，用移位累加来实现。 3 fpga与matlab协同验证3.1 直方图统计与归一化结果仿真在at7_img_ex09at7.srcssources_1newtestbench文件夹下，测试脚本sim_histogram_calculation.v

7、用于对模块histogram_calculation.v举行仿真。vivado打开at7_img_ex09工程，在sources面板中，绽开simulation sources à sim_1，将sim_histogram_calculation.v文件设置为top module。在flow navigator面板中，绽开simulation，点击run simulation，弹出菜单中点击run behavioral simulation举行仿真。测试脚本中，读取at7_img_ex09at7.sim文件夹下的640*480图像数据image_in_hex.txt（该文件由at7_img_ex09文件夹下的image_txt_generation.m产生，原始图像为test.bmp）。一组完整的图像数据经过histogram_calculation.v模块处理后，产生256个归一化直方图结果，写入到histogram_result.txt文本中（仿真测试结果位于projectat7_img_ex09at7.simsim_1behav文件夹下）。用法at7_img_ex09matlab文件夹下的draw_histogram_fro