自动曝光修复算法 附完整C代码

本文介绍了一种基于非线性遮罩的局部色彩校正算法,该算法利用图像模糊获取局域权重信息,并通过映射调整色彩。文章还提供了详细的Matlab及C代码实现,并讨论了算法性能优化。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

众所周知,

图像方面的3A算法有:

AF自动对焦(Automatic Focus)
自动对焦即调节摄像头焦距自动得到清晰的图像的过程

AE自动曝光(Automatic Exposure)
自动曝光的是为了使感光器件获得合适的曝光量

AW自动白平衡(Automatic White Balance)
白平衡的本质是使白色物体在任何光源下都显示白色

 

前面的文章也有提及过,在刚开始做图像算法的时候,我是先攻克的自动白平衡算法。

后来攻克自动曝光的时候,傻啦吧唧的,踩了不少坑。

我相信一定不止我一个,一开始的时候抱着对图像均衡化,

软磨硬泡,想要做出兼顾自动曝光和自动白平衡的算法。

可惜,图像均衡化去做白平衡或者自动曝光,这条路是错的。

严格意义上来说,图像均衡化是拉伸曲线,这种做法有个弊端。

它没有考虑到图像的空间信息,也就是局部信息。

当然如果是处理音频之类的算法,肯定要考虑时间信息,因为数据是时序性为主的。

而图像,明显是空间信息为主的。

所以从理论上来说,用拉伸曲线这种不具备空间信息的操作,来做空间信息处理的事情,是不科学的。

我记得这博客刚开始写的时候,好多网友问我,为什么你要写那么多图像模糊算法,

图像模糊算法好像很鸡肋啊,没什么用的吧。

这就大错特错了,因为模糊算法是图像算法中,典型的包含空间信息的全局算法。

也就是说,如果要玩好图像算法,玩好模糊算法就是标配。

 

本次分享的算法为《Local Color Correction using Non-Linear Masking》,是ImageShop博主,

彭兄发出来的,安利一下他的博客https://www.cnblogs.com/imageshop 。

这个文章里的算法比较简单,

主要是通过图像模糊获取局域权重信息,然后映射回图片上。

matlab代码如下:

% Read the image
A=imread('input.jpg');

% Seperate the Channels
R=A(:,:,1);
G=A(:,:,2);
B=A(:,:,3);

% Calculate Intensity Component
I=(R+G+B)/3;

% Invert the image
I_inverted=255-I;

% Apply Average Filter to obtain the Mask Image
h_average=fspecial('average',15);
M=imfilter(I_inverted,h_average);

% Color Correction for R channel
R_new=zeros(size(R));
[c_y, c_x,~] = size(R);
for j = 1:c_x
        for i = 1:c_y
            p=double(R(i,j));
            q=double(M(i,j));
            R_new(i,j,:)=int8(255*((p/255)^(2^((128-q)/128))));
        end
end

% Color Correction for G channel
G_new=zeros(size(G));
[c_y, c_x,~] = size(G);
for j = 1:c_x
        for i = 1:c_y
            p=double(G(i,j));
            q=double(M(i,j));
            G_new(i,j,:)=int8(255*((p/255)^(2^((128-q)/128))));
        end
end

% Color Correction for B channel
B_new=zeros(size(B));
[c_y, c_x,~] = size(B);
for j = 1:c_x
        for i = 1:c_y
            p=double(B(i,j));
            q=double(M(i,j));
            B_new(i,j,:)=int8(255*((p/255)^(2^((128-q)/128))));
        end
end

% Output Image
O=zeros(size(A));
O(:,:,1)=R_new;
O(:,:,2)=G_new;
O(:,:,3)=B_new;

% Convert the double output image to uint8
O=uint8(O);

% Plot the images
subplot(1,3,1), imshow(A), title('Original Image');
subplot(1,3,2), imshow(M), title('Mask');
subplot(1,3,3), imshow(O), title('Output Image');

算法步骤很清晰,就不展开了。

有兴趣的同学,品读下论文吧。

论文链接直达

这个算法其实只是简单采用局部信息进行曝光调节,

但是并不能很好的适配很多图片情景。

需要进行二次改造,

例如:  白平衡,纹理处理更加自然诸如此类,之后就能更加美美哒。

师傅领进门,修行在个人。

改进的思路和方法就不展开一一细说了,

有兴趣的同学,可以考虑进一步改进。

效果图如下:

 

主要的算法函数实现如下:

void LocalColorCorrection(unsigned char *Input, unsigned char *Output, int Width, int Height, int Channels) {
    unsigned char *Mask = (unsigned char *) malloc(Width * Height * sizeof(unsigned char));
    if (Mask == NULL)
        return;
    unsigned char LocalLut[256 * 256];
    for (int mask = 0; mask < 256; ++mask) {
        unsigned char *pLocalLut = LocalLut + (mask << 8);
        for (int pix = 0; pix < 256; ++pix) {
            pLocalLut[pix] = ClampToByte(255.0f * powf(pix / 255.0f, powf(2.0f, (128.0f - mask) / 128.0f)));
        }
    }
    InvertGrayscale(Input, Output, Width, Height, Channels);
    int Radius = (MAX(Width, Height) / 512) + 1;
    BoxBlurGrayscale(Output, Mask, Width, Height, Radius);
    for (int Y = 0; Y < Height; Y++) {
        unsigned char *pOutput = Output + (Y * Width * Channels);
        unsigned char *pInput = Input + (Y * Width * Channels);
        unsigned char *pMask = Mask + (Y * Width);
        for (int X = 0; X < Width; X++) {
            unsigned char *pLocalLut = LocalLut + (pMask[X] << 8);
            for (int C = 0; C < Channels; C++) {
                pOutput[C] = pLocalLut[pInput[C]];
            }
            pOutput += Channels;
            pInput += Channels;
        }
    }
    free(Mask);
}

做了一些算法性能上的优化,720P,1080P下实时没半点问题。

至于进一步优化性能和效果,就留待下回分解,

当然有没有下回,得看心情。

附完整C代码:

/**
*implmentation of Local Color Correction using Non-Linear Masking published by Nathan Moroney Hewlett-Packard Laboratories, Palo Alto, California.
 **/
#include "browse.h"

#define USE_SHELL_OPEN

#define STB_IMAGE_STATIC
#define STB_IMAGE_IMPLEMENTATION

#include "stb_image.h"
/* ref:https://github.com/nothings/stb/blob/master/stb_image.h */
#define TJE_IMPLEMENTATION

#include "tiny_jpeg.h"
/* ref:https://github.com/serge-rgb/TinyJPEG/blob/master/tiny_jpeg.h */
#include <math.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include "timing.h"
#include <stdint.h>
#include <assert.h>

#ifndef _MAX_DRIVE
#define _MAX_DRIVE 3
#endif
#ifndef _MAX_FNAME
#define _MAX_FNAME 256
#endif
#ifndef _MAX_EXT
#define _MAX_EXT 256
#endif
#ifndef _MAX_DIR
#define _MAX_DIR 256
#endif
#ifndef MIN
#define MIN(a, b)    ( (a) > (b) ? (b) : (a) )
#endif
#ifndef MAX
#define MAX(a, b) (((a) > (b)) ? (a) : (b))
#endif
char saveFile[1024];

unsigned char *loadImage(const char *filename, int *Width, int *Height, int *Channels) {
    return (stbi_load(filename, Width, Height, Channels, 0));
}


void saveImage(const char *filename, int Width, int Height, int Channels, unsigned char *Output) {
    memcpy(saveFile + strlen(saveFile), filename, strlen(filename));
    *(saveFile + strlen(saveFile) + 1) = 0;

    if (!tje_encode_to_file(saveFile, Width, Height, Channels, true, Output)) {
        fprintf(stderr, "save JPEG fail.\n");
        return;
    }
#ifdef USE_SHELL_OPEN
    browse(saveFile);
#endif
}


void splitpath(const char *path, char *drv, char *dir, char *name, char *ext) {
    const char *end;
    const char *p;
    const char *s;
    if (path[0] && path[1] == ':') {
        if (drv) {
            *drv++ = *path++;
            *drv++ = *path++;
            *drv = '\0';
        }
    } else if (drv)
        *drv = '\0';
    for (end = path; *end && *end != ':';)
        end++;
    for (p = end; p > path && *--p != '\\' && *p != '/';)
        if (*p == '.') {
            end = p;
            break;
        }
    if (ext)
        for (s = end; (*ext = *s++);)
            ext++;
    for (p = end; p > path;)
        if (*--p == '\\' || *p == '/') {
            p++;
            break;
        }
    if (name) {
        for (s = p; s < end;)
            *name++ = *s++;
        *name = '\0';
    }
    if (dir) {
        for (s = path; s < p;)
            *dir++ = *s++;
        *dir = '\0';
    }
}

void getCurrentFilePath(const char *filePath, char *saveFile) {
    char drive[_MAX_DRIVE];
    char dir[_MAX_DIR];
    char fname[_MAX_FNAME];
    char ext[_MAX_EXT];
    splitpath(filePath, drive, dir, fname, ext);
    size_t n = strlen(filePath);
    memcpy(saveFile, filePath, n);
    char *cur_saveFile = saveFile + (n - strlen(ext));
    cur_saveFile[0] = '_';
    cur_saveFile[1] = 0;
}

int GetMirrorPos(int Length, int Pos) {
    if (Pos < 0)
        return -Pos;
    else if (Pos >= Length)
        return Length + Length - Pos - 2;
    else
        return Pos;
}

unsigned char ClampToByte(int Value) {
    if (Value < 0)
        return 0;
    else if (Value > 255)
        return 255;
    else
        return (unsigned char) Value;
}

void FillLeftAndRight_Mirror(int *Array, int Length, int Radius) {
    for (int X = 0; X < Radius; X++) {
        Array[X] = Array[Radius + Radius - X];
        Array[Radius + Length + X] = Array[Radius + Length - X - 2];
    }
}

int SumOfArray(const int *Array, int Length) {
    int Sum = 0;
    for (int X = 0; X < Length; X++) {
        Sum += Array[X];
    }
    return Sum;
}

void BoxBlurGrayscale(unsigned char *input, unsigned char *output, int Width, int Height, int Radius) {
    if ((input == NULL) || (output == NULL)) return;
    if ((Width <= 0) || (Height <= 0) || (Radius <= 0)) return;
    if (Radius < 1) return;
    Radius = MIN(MIN(Radius, Width - 1), Height - 1);
    int SampleAmount = (2 * Radius + 1) * (2 * Radius + 1);
    float Inv = 1.0f / SampleAmount;

    int *ColValue = (int *) malloc((Width + Radius + Radius) * sizeof(int));
    int *ColOffset = (int *) malloc((Height + Radius + Radius) * sizeof(int));
    if ((ColValue == NULL) || (ColOffset == NULL)) {
        if (ColValue != NULL) free(ColValue);
        if (ColOffset != NULL) free(ColOffset);
        return;
    }
    for (int Y = 0; Y < Height + Radius + Radius; Y++)
        ColOffset[Y] = GetMirrorPos(Height, Y - Radius);
    {
        for (int Y = 0; Y < Height; Y++) {
            unsigned char *scanLineOut = output + Y * Width;
            if (Y == 0) {
                memset(ColValue + Radius, 0, Width * sizeof(int));
                for (int Z = -Radius; Z <= Radius; Z++) {
                    unsigned char *scanLineIn = input + ColOffset[Z + Radius] * Width;
                    for (int X = 0; X < Width; X++) {
                        ColValue[X + Radius] += scanLineIn[X];
                    }
                }
            } else {
                unsigned char *RowMoveOut = input + ColOffset[Y - 1] * Width;
                unsigned char *RowMoveIn = input + ColOffset[Y + Radius + Radius] * Width;
                for (int X = 0; X < Width; X++) {
                    ColValue[X + Radius] -=
                            RowMoveOut[X] - RowMoveIn[X];
                }
            }
            FillLeftAndRight_Mirror(ColValue, Width, Radius);
            int LastSum = SumOfArray(ColValue, Radius * 2 + 1);
            scanLineOut[0] = ClampToByte((int) (LastSum * Inv));
            for (int X = 0 + 1; X < Width; X++) {
                int NewSum = LastSum - ColValue[X - 1] + ColValue[X + Radius + Radius];
                scanLineOut[X] = ClampToByte((int) (NewSum * Inv));
                LastSum = NewSum;
            }
        }
    }
    free(ColValue);
    free(ColOffset);
}

void InvertGrayscale(unsigned char *Input, unsigned char *Output, int Width, int Height, int Channels) {
    if (Channels == 1) {
        for (unsigned int Y = 0; Y < Height; Y++) {
            unsigned char *pOutput = Output + (Y * Width);
            unsigned char *pInput = Input + (Y * Width);
            for (unsigned int X = 0; X < Width; X++) {
                pOutput[X] = (unsigned char) (255 - pInput[X]);
            }
        }
    } else {
        for (unsigned int Y = 0; Y < Height; Y++) {
            unsigned char *pOutput = Output + (Y * Width);
            unsigned char *pInput = Input + (Y * Width * Channels);
            for (unsigned int X = 0; X < Width; X++) {
                pOutput[X] = (unsigned char) (255 - ClampToByte(
                        (21842 * pInput[0] + 21842 * pInput[1] + 21842 * pInput[2]) >> 16));
                pInput += Channels;
            }
        }
    }
}

void LocalColorCorrection(unsigned char *Input, unsigned char *Output, int Width, int Height, int Channels) {
    unsigned char *Mask = (unsigned char *) malloc(Width * Height * sizeof(unsigned char));
    if (Mask == NULL)
        return;
    unsigned char LocalLut[256 * 256];
    for (int mask = 0; mask < 256; ++mask) {
        unsigned char *pLocalLut = LocalLut + (mask << 8);
        for (int pix = 0; pix < 256; ++pix) {
            pLocalLut[pix] = ClampToByte(255.0f * powf(pix / 255.0f, powf(2.0f, (128.0f - mask) / 128.0f)));
        }
    }
    InvertGrayscale(Input, Output, Width, Height, Channels);
    int Radius = (MAX(Width, Height) / 512) + 1;
    BoxBlurGrayscale(Output, Mask, Width, Height, Radius);
    for (int Y = 0; Y < Height; Y++) {
        unsigned char *pOutput = Output + (Y * Width * Channels);
        unsigned char *pInput = Input + (Y * Width * Channels);
        unsigned char *pMask = Mask + (Y * Width);
        for (int X = 0; X < Width; X++) {
            unsigned char *pLocalLut = LocalLut + (pMask[X] << 8);
            for (int C = 0; C < Channels; C++) {
                pOutput[C] = pLocalLut[pInput[C]];
            }
            pOutput += Channels;
            pInput += Channels;
        }
    }
    free(Mask);
}

int main(int argc, char **argv) {
    printf("Local Color Correction demo\n ");
    printf("blog:http://cpuimage.cnblogs.com/ \n ");

    if (argc < 2) {
        printf("usage: %s   image \n ", argv[0]);
        printf("eg: %s   d:\\image.jpg \n ", argv[0]);

        return (0);
    }
    char *szfile = argv[1];

    getCurrentFilePath(szfile, saveFile);

    int Width = 0;
    int Height = 0;
    int Channels = 0;
    unsigned char *inputImage = NULL;

    double startTime = now();
    inputImage = loadImage(szfile, &Width, &Height, &Channels);

    double nLoadTime = calcElapsed(startTime, now());
    printf("load time: %d ms.\n ", (int) (nLoadTime * 1000));
    if ((Channels != 0) && (Width != 0) && (Height != 0)) {
        unsigned char *outputImg = (unsigned char *) stbi__malloc(Width * Channels * Height * sizeof(unsigned char));
        if (inputImage) {
            memcpy(outputImg, inputImage, (size_t) (Width * Channels * Height));
        } else {
            printf("load: %s fail!\n ", szfile);
        }
        startTime = now();
        LocalColorCorrection(inputImage, outputImg, Width, Height, Channels);
        double nProcessTime = calcElapsed(startTime, now());

        printf("process time: %d ms.\n ", (int) (nProcessTime * 1000));

        startTime = now();

        saveImage("done.jpg", Width, Height, Channels, outputImg);
        double nSaveTime = calcElapsed(startTime, now());

        printf("save time: %d ms.\n ", (int) (nSaveTime * 1000));

        if (outputImg) {
            stbi_image_free(outputImg);
        }

        if (inputImage) {
            stbi_image_free(inputImage);
        }
    } else {
        printf("load: %s fail!\n", szfile);
    }

    getchar();
    printf("press any key to exit. \n");

    return (EXIT_SUCCESS);
}

项目地址:https://github.com/cpuimage/LocalColorCorrection

再来一个效果前后对比:

 

以上,权当抛砖引玉。

若有其他相关问题或者需求也可以邮件联系俺探讨。

邮箱地址是: 
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转载于:https://www.cnblogs.com/cpuimage/p/9125646.html

<think>我们正在处理一个关于OV2640摄像头控制器的Verilog代码分析与修复任务。根据用户的问题,我们需要分析并修复提供的Verilog代码实现OV2640摄像头控制器的功能。但是,用户并没有直接提供代码,因此我们需要先构建一个框架或根据常见问题进行分析。 由于没有具体的代码,我们将从OV2640摄像头控制器的常见功能需求出发,设计一个基本的控制器结构,并指出常见问题及修复方法。 ### OV2640摄像头控制器概述 OV2640是OmniVision公司生产的一款CMOS图像传感器,支持多种输出格式(如JPEG、RGB、YUV等),并通过SCCB(类似I2C)接口进行配置。控制器的主要任务包括: 1. 通过SCCB接口配置摄像头寄存器。 2. 接收摄像头输出的图像数据(通常通过并行数据总线)。 3. 同步信号处理(VSYNC、HREF、PCLK)。 4. 数据流处理(如将数据存储到FIFO或内存中)。 ### 常见Verilog模块设计 1. **SCCB控制器**:用于配置摄像头寄存器。需要实现SCCB主设备,通常包括起始条件、停止条件、数据发送和应答检测。 2. **图像数据捕获**:在像素时钟(PCLK)的驱动下,根据VSYNC(帧同步)和HREF(行有效)信号捕获数据。 3. **数据缓冲**:由于图像数据速率较高,通常需要FIFO进行缓冲。 ### 常见问题及修复 1. **时序问题**:SCCB的时序不符合要求(如建立时间、保持时间不足)。应检查时钟频率(通常不超过400kHz)和信号时序。 2. **同步问题**:图像捕获时,没有正确同步VSYNC和HREF信号,导致数据错位。应设计状态机来跟踪帧、行和数据。 3. **数据丢失**:由于没有足够的缓冲或处理速度慢,导致数据丢失。应增加FIFO深度或优化数据处理逻辑。 ### 示例代码框架 以下是一个简化的OV2640控制器代码框架,包括SCCB配置和图像捕获部分: #### SCCB控制器模块(sccb_controller.v) ```verilog module sccb_controller ( input clk, // 系统时钟 input reset, // 复位 output siod, // SCCB数据线 output sioc, // SCCB时钟线 // 其他控制信号... ); // 状态机定义 reg [2:0] state; reg [7:0] reg_addr; reg [7:0] reg_data; reg start; // ... 其他寄存器 // SCCB时序生成 // 实现SCCB的起始、停止、数据发送 // 注意:SCCB在写入时,通常先发送设备地址(写),然后发送寄存器地址,再发送数据 // 示例:发送一个字节 task send_byte; input [7:0] data; integer i; begin for (i=7; i>=0; i=i-1) begin // 在时钟低电平改变数据 sioc = 0; siod = data[i]; #1; // 短暂延时 sioc = 1; #1; end // 释放数据线(用于接收ACK) sioc = 0; siod = 1'bz; #1; sioc = 1; // 检查ACK(此处省略) #1; end endtask // 状态机控制寄存器配置流程 always @(posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin state <= 0; // ... 初始化 end else begin case (state) 0: begin // 发送起始条件 // ... 调用任务发送设备地址、寄存器地址和数据 state <= 1; end // ... 其他状态 endcase end end endmodule ``` #### 图像捕获模块(image_capture.v) ```verilog module image_capture ( input pclk, // 像素时钟 input vsync, // 帧同步 input href, // 行有效 input [7:0] data, // 像素数据 output [15:0] pixel_data, // 输出像素数据(例如RGB565) output pixel_valid // 像素有效标志 ); reg [1:0] href_dly; // 用于检测HREF的上升沿和下降沿 reg [1:0] vsync_dly; // 用于检测VSYNC的上升沿和下降沿 reg [15:0] data_reg; // 临时存储两个字节(因为OV2640每个像素16位,但分高8位和低8位传输) reg byte_count; // 字节计数(0表示高字节,1表示低字节) always @(posedge pclk) begin href_dly <= {href_dly[0], href}; vsync_dly <= {vsync_dly[0], vsync}; end // 在HREF有效期间,每个PCLK捕获一个字节,两个字节组成一个像素 always @(posedge pclk) begin if (vsync_dly[1]) begin // 在帧有效期间(通常VSYNC低电平有效,这里假设低电平为有效帧) // 检测HREF上升沿,开始一行 if (!href_dly[1] && href_dly[0]) begin byte_count <= 0; end if (href_dly[1]) begin if (byte_count == 0) begin data_reg[15:8] <= data; // 高字节 byte_count <= 1; end else begin data_reg[7:0] <= data; // 低字节 byte_count <= 0; end end end end // 当两个字节都捕获完时,输出像素数据 assign pixel_data = data_reg; assign pixel_valid = (byte_count == 0) && href_dly[1]; // 在第二个字节后,且HREF有效时输出 endmodule ``` ### 修复建议 1. **时序问题**:在实际硬件中,SCCB的时序必须满足要求。如果发现配置失败,应检查时钟频率和信号质量。 2. **数据捕获同步**:上述示例代码中,我们使用HREF和VSYNC的边沿来同步数据。但要注意,OV2640的数据输出格式(如RGB565/YUV)会影响数据的组织方式,需要根据实际配置调整。 3. **复位处理**:确保所有状态机在复位时都能正确初始化。 ### 测试建议 1. 编写测试平台(Testbench)模拟摄像头的输出信号(VSYNC、HREF、PCLK和DATA)。 2. 逐步测试SCCB配置过程和图像捕获过程。 ### 相关问题 1. 如何配置OV2640摄像头以输出JPEG格式? 2. OV2640的SCCB时序要求是什么? 3. 在Verilog中如何处理图像数据流以减小延迟? 4. 如何设计FIFO来缓冲OV2640的图像数据? 5. 如何优化OV2640控制器的资源使用? 请根据实际代码进行调整和修复。如果您有具体的代码问题,请提供代码片段以便更准确的分析。</think>### OV2640摄像头控制器Verilog代码分析与修复指南 #### 一、OV2640控制器核心功能需求 1. **SCCB/I²C配置接口**: - 需实现400kHz时钟的SCCB协议 - 支持寄存器配置序列:起始位 → 设备ID(0x60) → 寄存器地址 → 数据 → 停止位 - 需处理OV2640的二次寻址机制(地址高位0xFF需特殊处理) 2. **视频数据接口**: ```verilog input pclk, // 像素时钟 (8-24MHz) input vsync, // 帧同步信号(低有效) input href, // 行同步信号(高有效) input [7:0] d_in, // 像素数据总线 ``` 3. **控制状态机**: - 初始化状态机:上电复位 → SCCB配置 → 等待帧同步 - 数据采集状态:行有效检测 → 像素组包(YUV/RGB格式) #### 二、常见代码缺陷及修复方案 **问题1:SCCB时序不匹配** ```verilog // 错误示例(时钟周期不满足) always @(posedge clk) begin sccb_scl <= ~sccb_scl; // 直接反转导致频率过高 end // 修复方案(分频计数器) reg [4:0] sccb_cnt; always @(posedge clk) begin if(sccb_cnt == 24) begin // 50MHz/(25*2)=1MHz sccb_scl <= ~sccb_scl; sccb_cnt <= 0; end else begin sccb_cnt <= sccb_cnt + 1; end end ``` **问题2:数据采样竞争** ```verilog // 错误示例(直接采样易失信号) always @(posedge pclk) begin pixel_data <= d_in; // 未同步href/vsync end // 修复方案(三级同步器) reg [2:0] href_sync, vsync_sync; always @(posedge pclk) begin {href_sync[2], href_sync[1], href_sync[0]} <= {href_sync[1:0], href}; {vsync_sync[2], vsync_sync[1], vsync_sync[0]} <= {vsync_sync[1:0], vsync}; end always @(posedge pclk) begin if(href_sync[2] && !vsync_sync[2]) // 有效数据区 pixel_data <= d_in; end ``` **问题3:YUV格式组包错误** ```verilog // OV2640输出特性:连续两个时钟输出UYVY // 修复方案(字节交替处理) reg byte_cnt; always @(posedge pclk) begin if(href_sync[2]) begin byte_cnt <= ~byte_cnt; if(byte_cnt) y_data <= {d_in, y_data[7:0]}; // 奇数字节:Y分量 else uv_data <= d_in; // 偶数字节:UV分量 end end ``` #### 三、完整控制器框架建议 ```verilog module ov2640_controller( input clk_50m, // 系统时钟 input rst_n, // 复位 // SCCB接口 output siod, // SCCB数据线 output sioc, // SCCB时钟线 // 视频接口 input pclk, input vsync, input href, input [7:0] d_in, // 输出接口 output [15:0] pixel_out, output valid_out ); // SCCB配置引擎 sccb_master u_sccb( .clk(clk_50m), .rst(!rst_n), .reg_addr(8'hFF), // 示例寄存器 .reg_data(8'h01), // 示例数据 .siod(siod), .sioc(sioc) ); // 视频数据管道 video_pipeline u_video( .pclk(pclk), .vsync(vsync), .href(href), .d_in(d_in), .pixel_out(pixel_out), .valid_out(valid_out) ); endmodule ``` #### 四、关键配置寄存器参考 需初始化的核心寄存器(地址:数据): 1. 输出格式控制:`0xDA : 0x08` (YUV输出) 2. 分辨率设置:`0x50 : 0x00` (UXGA) 3. 时钟分频:`0xD3 : 0x82` (24MHz输入) 4. DSP特殊控制:`0xFF : 0x01` (使能DSP寄存器组)[^1] #### 五、验证与调试建议 1. **SCCB信号验证**:用示波器检查SCL频率(400kHz±10%)和数据有效性窗口 2. **视频时序分析**:使用ILA抓取VSYNC/HREF/PCLK关系 ```verilog // Xilinx ILA例化 ila_0 u_ila ( .clk(pclk), .probe0({vsync, href, d_in}) ); ``` 3. **数据一致性检查**:在DDR中开辟帧缓冲区,通过UART输出灰度直方图 ### 相关问题 1. 如何优化OV2640控制器的功耗以适应电池供电场景? 2. SCCB协议与标准I²C有何区别?如何实现协议转换? 3. 当OV2640输出JPEG流时,Verilog控制器需要哪些修改? 4. 如何通过FPGA实现OV2640的自动曝光控制算法? 5. 在多摄像头系统中,如何设计SCCB总线仲裁机制? [^1]: OV2640产品手册中关于寄存器组的说明 [^2]: 基于SCCB协议的摄像头控制时序要求文档
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