"这篇资源是关于在FPGA中实现直方图均衡化的Verilog代码,作者分享了对原代码的优化建议,包括修改数据赋值方式、调整直方图重新映射的计算以及去除某个不必要的计数器更新。" 直方图均衡化是一种图像处理技术,用于增强图像的对比度,尤其是当图像主要集中在亮度或灰度的某一窄范围时。在FPGA中实现这一功能,可以利用Verilog这种硬件描述语言。以下是关于这个主题的关键知识点: 1. **阻塞赋值**:在Verilog中,赋值有两种类型——阻塞赋值(=`)和非阻塞赋值(<=)。86-94行的代码中,将非阻塞赋值改为阻塞赋值,意味着在当前时钟周期内立即执行赋值操作,这可能有助于提高代码执行效率。 2. **直方图重新映射**:161行的代码涉及到直方图的重新映射过程。在原始代码中,直方图的每个bin映射到0-256的区间,然后乘以`(x/N)*256`来得到新的灰度值。但根据描述,应将乘数更改为255,即`(x/N)*255`,以避免溢出并保持灰度值在8位范围内。这一步是为了确保映射后的灰度级均匀分布,从而提升图像对比度。 3. **计数器更新**:在38行,原代码中有一个计数器`im_index`的更新,但据描述,去掉这句对结果没有影响。这可能是因为其他部分的代码已经足够处理计数任务,或者这个计数器的更新在当前实现中是冗余的。 4. **模块定义**:`histeq_syn`是实现直方图均衡化的Verilog模块,它接受输入信号如`reset_n`, `im_input`, `clk`等,以及输出信号如`out_en`, `im_output`。模块内部包含多个寄存器和控制信号,用于存储直方图计数值(`hist_count`和`hist_acc`),缓冲输出图像(`output_buffer`),以及处理同步问题(`syn`, `syn_clk`, `syn_index`等)。 5. **图像处理流程**:模块内部的逻辑通常会包括读取输入图像像素(`im_input`),计算直方图,根据直方图进行重映射,然后生成并输出处理后的图像(`im_output`)。在这个过程中,可能会使用到循环和条件语句来遍历所有像素,并更新相关寄存器。 6. **参数设置**:参数`n`定义了图像的灰度级别,`row`和`col`分别表示图像的行数和列数,`m_step`则可能是处理直方图时步长的设定。 7. **初始化变量**:`initial`块用于初始化变量,如直方图计数器`hist_count`和累加器`hist_acc`,确保在处理开始前所有计数值清零。 通过优化上述细节,这个Verilog代码能够更好地适应FPGA硬件,实现高效且准确的直方图均衡化功能。对于FPGA设计者来说,理解和应用这些优化策略是提高系统性能的关键。
// 修改说明 : ①将86-94行的数据赋值方式均改为阻塞赋值
// ②将161直方图重新映射时应该乘255,原来为(x/N)*256 → (x/N)*255,详细操作见修改后的代码
// ③将38行 im_index <= im_index + 1; 去掉,修改过后对结果没有影响
// histeq_syn.v
`timescale 10 ns/ 10ns
module histeq_syn(reset_n, im_input, clk, out_en, im_output);
parameter n = 18, row = ( 1 << n ) - 1, m_step = n - 8;//row = 2^18 - 1 = 262143 for 512*512 gray image;
parameter col = 2 << ( n/2 + 3);
input [7:0] im_input;
input clk;
input reset_n;
output out_en;
output [7:0] im_output;
reg [n+1:0] hist_count[255:0];
reg [n+1:0] hist_acc[255:0];
reg [n+1:0] output_buffer;
reg hist_count_en, hist_acc_en, hist_map_en;
reg [n+1:0] hist_count_index, hist_map_index;
reg [8:0] hist_acc_index;
reg [7:0] im_buffer[(row+col):0];
reg [7:0] im_output;
reg out_en;
reg [63:0] syn;
reg syn_en;
reg [7:0] syn_buffer[7:0];
reg syn_clk;
reg [9:0] syn_index;
reg syn_clk_en;
// for loop initialize the reg varialbe hist_count and hist_ac
integer im_index;
always @ ( posedge clk or negedge reset_n )
begin
if ( reset_n == 0 )
for ( im_index=0 ; im_index < 9'd256 ; im_index = im_index + 1)
begin
hist_count[im_index] <= 0;
hist_acc[im_index] <= 0;
im_index <= im_index + 1;
end
end
//generate syn_clk
always @ (posedge clk or negedge reset_n)
begin
if( reset_n == 0 )
begin
syn_index <= 10'b0;
syn_clk <= 1;
syn_clk_en <= 0;
end
else
if ( syn_clk_en == 0)
begin
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