基于FPGA的图像腐蚀膨胀及实现

项目简述

膨胀是将与物体接触的所有背景点合并到该物体中，使边界向外部扩张的过程。可以用来填补物体中的空洞。腐蚀是一种消除边界点，使边界向内部收缩的过程。可以用来消除小且无意义的物体。图像的腐蚀与膨胀在图像处理中是非常常见的操作。本次项目的简述是：PC机通过千兆网发送一幅图片经过膨胀或腐蚀之后转存到DDR3中，然后经过USB3.0发送到上位机显示。

本次实验所用到的软硬件环境如下：
1、VIVADO2019.1软件环境
2、Modelsim10.7c仿真环境
3.米联客MA7035FA（100T）开发板
4、米联客USB3.0上位机软件

腐蚀膨胀原理

根据演示， 背景为白色， 即为 1。 0 为图像。

在此种情况下， 可采取 9 个元素相与的操作。

在此种情况下， 可采取 9 个元素相或的操作。

从上面我们可以看出，如果背景与图像的颜色互换，那么只需要将图像膨胀与腐蚀的与或运算相互颠倒即可。注意这种方法只适应于二值图像，膨胀和腐蚀， 都是针对于二值图像而言。

图像腐蚀代码

从前面图像腐蚀的原理部分，我们可以发现图像腐蚀的关键还是构建3*3的矩阵，但是我们前面图像处理的文章已经进行了讲解，所以这里不再进行赘述。因为图像的与或操作在我们8位的图像中难以实施，所以我们将与或操作变成了加操作，具体的可以观看如下代码：

`timescale 1ns / 1ps
// *********************************************************************************
// Project Name : OSXXXX
// Author       : zhangningning
// Email        : nnzhang1996@foxmail.com
// Website      : 
// Module Name  : sobel.v
// Create Time  : 2020-04-08 08:32:02
// Editor       : sublime text3, tab size (4)
// CopyRight(c) : All Rights Reserved
//
// *********************************************************************************
// Modification History:
// Date             By              Version                 Change Description
// -----------------------------------------------------------------------
// XXXX       zhangningning          1.0                        Original
//  
// *********************************************************************************

module sobel(
    //System Interfaces
    input                   sclk            ,
    input                   rst_n           ,
    //Communication Interfaces
    input           [ 7:0]  rx_data         ,
    input                   pi_flag         ,
    output  reg     [ 7:0]  tx_data         ,
    output  reg             po_flag         
);
 
//========================================================================================\
//**************Define Parameter and  Internal Signals**********************************
//========================================================================================/
parameter           COL_NUM     =   1024    ;
parameter           ROW_NUM     =   768     ;
parameter           VALUE       =   80      ;

wire                [ 7:0]  mat_row1        ;
wire                [ 7:0]  mat_row2        ;
wire                [ 7:0]  mat_row3        ;
wire                        mat_flag        ; 
reg                 [ 7:0]  mat_row1_1      ;
reg                 [ 7:0]  mat_row2_1      ;
reg                 [ 7:0]  mat_row3_1      ;
reg                 [ 7:0]  mat_row1_2      ;
reg                 [ 7:0]  mat_row2_2      ;
reg                 [ 7:0]  mat_row3_2      ;
reg                         mat_flag_1      ; 
reg                         mat_flag_2      ; 
reg                         mat_flag_3      ; 
reg                         mat_flag_4      ; 
reg                         mat_flag_5      ; 
reg                         mat_flag_6      ; 
reg                         mat_flag_7      ;
     

reg                         mat_row1_flag   ;
reg                         mat_row2_flag   ;
reg                         mat_row3_flag   ; 
reg                         mat_row1_1_flag ;
reg                         mat_row2_1_flag ;
reg                         mat_row3_1_flag ;
reg                         mat_row1_2_flag ;
reg                         mat_row2_2_flag ;
reg                         mat_row3_2_flag ; 

 
//========================================================================================\
//**************     Main      Code        **********************************
//========================================================================================/
always @(posedge sclk)
    begin
        mat_row1_1          <=          mat_row1;
        mat_row2_1          <=          mat_row2;
        mat_row3_1          <=          mat_row3;
        mat_row1_2          <=          mat_row1_1;
        mat_row2_2          <=          mat_row2_1;
        mat_row3_2          <=          mat_row3_1;
    end
    
always @(posedge sclk)
    begin
        mat_flag_1          <=          mat_flag;      
        mat_flag_2          <=          mat_flag_1;      
        mat_flag_3          <=          mat_flag_2;      
        mat_flag_4