闲庭信步使用SV进行图像处理系列教程介绍

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对于一个纯粹的算法人员，使用的可能是C/C++，当然也可能是python或者matlab，当然也可能是别的高级编程语言，成工在研究生期间就是做算法研究的，前期算法的仿真用的是matlab，后期在实际系统上验证是用c语言，当时不管是导师还是同学，甚至当时的我自己，都没有想过后来会从事FPGA的开发工作。

数字图像处理相关的书籍非常多，但是基于FPGA的数字图像处理的书籍不多，成工认为还不错的有两本，一本是牟新刚老师著的《基于FPGA的数字图像处理原理及应用》，也就封面如下的这本书。

这本书使用的图像测试平台是VS2015的MFC。也就是说，如果基于这本书完成数字图像的处理，要有熟悉MFC开发的人员，要有熟悉FPGA仿真的人员，还要有熟悉FPGA开发的人员。当然有的读者会说，本人不才，是集MFC开，FPGA仿真和FPGA开发的三位一体的大才，问题是你都是大才了，没必要为如何搭建测试平台烦恼了。对于一个FPGA初学者，能把FPGA的仿真和开发做好就不错了，很难有精力再去考虑测试平台的问题了。

另一本书是韩彬老师的《基于MATLAB与FPGA的图像处理教程》，这本书都不用成工多说，从书名就可以知道是基于matlab搭建的测试平台。

很多读者可能会问，没有测试平台就不能直接进行FPGA的图像处理的开发吗？这个当然是可以的，可以直接进行FPGA代码的设计，然后下载到开发板中看效果，但是前提条件是手头有图像处理相关的开发板。还有一个问题，如果是FPGA设计的有问题，通过仿真测试定位问题的效率要远远大于在FPGA硬件平台定位问题的效率！！！从事FPGA开发的人员应该都是深有感悟的！！！

现在问题来了，手头没有FPGA视频相关的开发板，也不会mfc，matlab，opencl等开发，当然也不是一无所有，亮出手中的底牌，仅仅一台电脑，就安装了modelsim这一个FPGA仿真的软件，到底能不能进行数字图像处理！！！

成工可以明确的告诉大家，仅仅使用system verilog+modelsim这两大利器，就可以进行数字图像的处理！这也是成工做《闲庭信步使用SV进行图像处理》这个系列的原因！这个系列的宗旨是大大降低入门数字图像的处理的门槛，可以同时学习到数字图像处理，SV，测试平台的搭建，仿真平台的搭建，图像处理的FPGA实现，硬件平台的测试等一系列的知识；同时，成工还会把开发设计中出现的一些问题和解决方案和大家分享，在问题中学习，感悟更深刻。

《闲庭信步使用SV进行图像处理》计划包括三个系列，第一个系列搭建图像测试平台，第二个系列使用图像测试平台加速FPGA的开发，第三个系列就是在FPGA开发板上测试图像处理。目前成工已经完成了前两个系列的整理，共67个工程，每个工程都可以通过双击top_tb.bat文件自动完成仿真测试。

第一个系列是《闲庭信步使用SV搭建图像测试平台》，也就是完成上面MFC或者MATLAB实现的功能。该系列不涉及任何的组合逻辑，成工会手把手带领大家搭建一个基于SV的图像测试平台，这个系列不仅可以学习图像处理的相关知识和算法，还可以学习到使用SV搭建测试平台的方法。该系列成工已经完成，共33课，如下所示：

每课的内容如下所示，完成这个系列，大家可以在各个包下的类中任意的增添图像处理的各种算法。

目前该系列下有三个packet，一个是img_basic_pkt，实现图像的各种读写和变化。

还有一个img_process_pkt，实现图像的各种处理算法。

还有一个img_cnn_pkt，实现了神经网络的各个功能模块。

有了这些包，图像算法的测试就变得非常的容易，比如直方图的统计和均衡，只需要调用相应包中每个类的相关task即可，一目了然。

通过保存的图片测试结果也是一目了然。

《闲庭信步使用SV进行图像处理》的第二个系列是《闲庭信步使用图像仿真测试平台加速FPGA的开发》，该系列首先基于上个系列的图像测试平台，使用interface完成FPGA的时序逻辑模块和测试平台的交互，所以将图像测试平台改名为图像仿真测试平台。这个系列的RTL代码都是可以直接拿到开发板去使用的，成工会详细的和大家讲解如何使用FPGA实现数字图像的处理。而且这个系列成工会进一步扩充图像处理的算法，比如图像的高斯和拉普拉斯金字塔，车牌检测等。该系列成工也已经完成，共34课，如下所示：

每一课的内容分别如下所示。

该系列增加了一个img_sequence_pkt包，实现了测试平台和时序逻辑间的数据交互。

如下是仿真文件的顶层，定义了interface，例化了video_ctrl模块，该模块用于产生图像的相关时序，还例化了top模块，该模块包括所有的图像处理的FPGA实现。138到162行的initial块完成了图像数据的读取，测试模型和FPGA仿真图片保存和图像数据的比对等功能。164到173行的initial块完成了测试平台和时序模块间的数据交互。

到了该系列的结束，src文件夹下会有所有的可综合的rtl代码，这些代码基本可以直接拿到开发板上使用，如下所示。

《闲庭信步使用SV进行图像处理》的第三个系列是《闲庭信步使用FPGA硬件平台完成数字图像处理》，该系列就是在FPGA开发板上实现相应的数字图像的处理。要在开发板上进行数字图像的处理，前期有一些工作要做，比如图像传感器的驱动，图像数据的DDR缓存，图像的显示，网络的配置等功能的开发，这些成工手头都有现成的模块，暂时还没有整理成系列的课程，看看大家的需求吧，成工也有可能先做别的系列，比如那个CPU和GPU的系列。

最后让大家欣赏一下该系列图像处理得到图片的动图，