图像预处理算法————灰度化处理

图像预处理算法适合在FPGA上完成，原理简单且需要快速处理，通常有灰度化、中值、均值滤波等，以及颜色空间转换算法。

灰度图像是一种特殊的彩色图像（R=G=B的彩色图像） 只有一种颜色分量，单通道的0-255

方法：一般有分量法、最大值法、平均值法、加权平均法四种方法对彩色图像进行灰度化。

一：最大值法

将彩色图像中的三分量亮度 R ， G ， B 的最大值作为灰度图的灰度值。具体表达式如下。

                                           

                                             gray(i, j) = max[𝑅(𝑖,𝑗),𝐺(𝑖,𝑗),𝐵(𝑖,𝑗)]

二：平均值法

1.原理

将彩色图像中的三分量亮度求平均得到一个灰度值。如下 : 

                             gray(i, j) = { 𝑅(𝑖,𝑗) + 𝐺(𝑖,𝑗) + 𝐵(𝑖,𝑗) }  / 3

上式中有除法，考虑到在 FPGA 中实现除法比较的消耗资源（除法就可以使用 移位的方式 实现），这里在实现前可以先做如下的近似处理：

 除以256可以看作是向右移8位，同样，512，1024，2048等2的n次都可以

2.verilog实现

分析：只有加法乘法以及移位操作

module rgb2gray

(
  input           clk,         //时钟
  input           reset_p,     //复位
  input           rgb_valid,   //rgb输入有效标识
  input           rgb_hs,      //rgb输入行信号
  input           rgb_vs,      //rgb输入场信号
  input     [7:0] red_8b_i,    //R输入
  input     [7:0] green_8b_i,  //G输入
  input     [7:0] blue_8b_i,   //B输入

  output    [7:0] gray_8b_o,   //GRAY输出
  output reg      gray_valid,  //gray输出有效标识
  output reg      gray_hs,     //gray输出行信号
  output reg      gray_vs      //gray输出场信号
);

//求平均法GRAY = (R+B+G)/3=（(R+B+G)*85）>>8 =（(R+B+G)*（64+16+4+1））>>8

=(R+B+G)*64+(R+B+G)*16+(R+B+G)*4+(R+B+G) >>8

= (sum << 6)+(sum << 4)+(sum << 2)+ sum >>8

  wire [9:0]sum;
  reg [15:0]gray_r;

 assign sum = red_8b_i + green_8b_i + blue_8b_i;
 
 always@(posedge clk or posedge reset_p)
 begin
 if(reset_p)
 gray_r <= 16'd0;
 else if(rgb_valid)
 gray_r <= (sum << 6)+(sum << 4)+(sum &