FPGA + 图像处理（二） RGB转YUV色域、转灰度图及仿真

最新推荐文章于 2025-05-11 01:26:21 发布

EfunStudy

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分类专栏： FPGA + 图像处理文章标签： fpga开发图像处理嵌入式硬件

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/EfunStudy/article/details/137290520

本文介绍了如何在FPGA中实现RGB图像到YUV色彩空间的转换，以及使用HDMI时序生成模块来同步数据传输，便于图像处理。通过实例展示了如何将RGB数据转换为灰度图和YUV格式，适合于视频信号处理和图像分析的应用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

前言

具体关于色域的知识就不细说了，简单来讲YUV中Y通道可以理解为就是图像的灰度图，因此，将RGB转化为YUV是求彩色图的灰度直方图、进行二值化操作等的基础。

HDMI时序生成模块

这里先介绍一下仿真时用于生成HDMI时序，用这个时序来向数据处理模块输入数据，一是可以做到通过同步信号简化对图像数据的管理，二是可以让测试的数据处理模块更方便的适配用HDMI显示的图像处理工程。

HDMI的单帧时序如图，具体时序知识不细说，下面代码实现的功能简单理解就是当data_req（数据请求）信号拉高时，开始向模块内输入图像数据，连续输入一行的数据，然后直接输出图像数据，当输出数据时拉高hdmi_de（数据有效）信号。因为本次是单帧的图像，所以hdmi_vs(场同步)信号以及hdmi_hs(行同步)信号是用不到的。

要注意不同尺寸的图像对应的参数不同，本模块适用于1280*720像素的图像

module hdmi_tim_gen(
    input           	clk			,
    input           	rst_n	    ,
	input   	[23:0]  data_in		,
		
    output          	hdmi_hs		,     //行同步信号
    output          	hdmi_vs		,     //场同步信号
    output          	hdmi_de		,     //数据使能
    output  	[23:0]  hdmi_data	,     //图像数据
    output		reg		data_req 	
);

//1280*720 分辨率时序参数
parameter  H_SYNC   =  11'd40;  
parameter  H_BACK   =  11'd220; 
parameter  H_DISP   =  11'd1280;
parameter  H_FRONT  =  11'd110; 
parameter  H_TOTAL  =  11'd1650;

parameter  V_SYNC   =  11'd5;   
parameter  V_BACK   =  11'd20;  
parameter  V_DISP   =  11'd720; 
parameter  V_FRONT  =  11'd5;   
parameter  V_TOTAL  =  11'd750; 

reg  [11:0] 	cnt_h;
reg  [11:0] 	cnt_v;

reg [10:0] pixel_xpos;
reg [10:0] pixel_ypos;

assign hdmi_de  = data_req;
assign hdmi_hs  = ( cnt_h < H_SYNC ) ? 1'b0 : 1'b1; 
assign hdmi_vs  = ( cnt_v < V_SYNC ) ? 1'b0 : 1'b1; 

//图像数据输出
assign hdmi_data = hdmi_de ? data_in : 24'd0;

//请求像素点数据输入
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
	if(!rst_n)
		data_req <= 1'b0;
	else if(((cnt_h >= H_SYNC + H_BACK - 2'd2) && (cnt_h < H_SYNC + H_BACK + H_DISP - 2'd2))
                  && ((cnt_v >= V_SYNC + V_BACK) && (cnt_v < V_SYNC + V_BACK+V_DISP)))
		data_req <= 1'b1;
	else
		data_req <= 1'b0;
end

//像素点x坐标
always@ (posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n)
        pixel_xpos <

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