fpga cnn 图像 fpga图像算法

编程语言2024-04-20 11:36:39

System Generator安装之后可以在Simulink中调用相应的模块进行视觉算法的搭建，我两台电脑上分别是ISE12.3+matlab2010a, ISE10.1+Matlab2010a。需要注意的是ISE和Matlab之间是有型号匹配的。

首先要打开FPGA，打开Simulink，新建一个Model。

在Xilinx Blockset中拖取需要的模块，搭建图像处理的算法。本程序是一个图像融合算法，读入两幅图像，相加，截取低8位，输出。

fpga cnn 图像 fpga图像算法,fpga cnn 图像 fpga图像算法_Verilog,第1张

其中System generator模块是每一个model中都必须的，在System Generator可以进行一些配置，包括编译选项、FPGA的选型、综合工具、HDL语言、时钟周期等，如果只是在上位机仿真不下载到FPGA中，那么这些参数基本都不用改。

这里我使用的Xilinx公司的官方开发板ML605，芯片是Virtex6 xc6vc240t-1ff1156，HDL语言选择了Verilog。

fpga cnn 图像 fpga图像算法,fpga cnn 图像 fpga图像算法_数据_02,第2张

gateway In和gateway out模块是FPGA和外部的纽带，FPGA只支持定点数，是不支持float、double类型的，通过gateway In可以将数据转化为需要的类型，gateway out又将处理之后的数据传出，可以在Matlab中查看。

为模型添加回调函数callback。在model properties中添加。PreLoadFcn中添加LoadImage_gray，StopFcn中添加ShowImage_gray，这两个函数实际是在当前文件夹下的m文件，这样在进行仿真时两个函数会分别在加载和停止时自动执行。二者的功能分别是提供初始数据和数据的后处理显示。

fpga cnn 图像 fpga图像算法,fpga cnn 图像 fpga图像算法_Verilog_03,第3张

//LoadImage_gray的代码，将两张原始图像读入，并转化为一个n行2列的矩阵传入gateway In

%读取原始图像数据
SourceImage1_2D = imread('rice.png');
SourceImage2_2D = imread('text.png');
SourceImage2_2D = 250*SourceImage2_2D;
%得到图像的长宽尺寸
ImageWidth = size(SourceImage1_2D,2);
ImageHeight = size(SourceImage1_2D,1);
%将二维数组转换成一维数组
SourceImage1_1D = reshape(SourceImage1_2D',1,ImageWidth*ImageHeight);
SourceImage1_1D = [SourceImage1_1D];
SourceImage2_1D = reshape(SourceImage2_2D',1,ImageWidth*ImageHeight);
SourceImage2_1D = [SourceImage2_1D];
%按照格式形成Simulink的To Workspace模块要求的数据格式
SourceImage1_1D = [ double(0:ImageWidth*ImageHeight-1)'  double(SourceImage1_1D)'];
SourceImage2_1D = [ double(0:ImageWidth*ImageHeight-1)'  double(SourceImage2_1D)'];
%设置整个模块的输入到输出延时
DesignLatency = 2;

//ShowImage_gray的代码，主要是将处理结果的以为数据转化为二维图像数据，并显示

%将DestImage1D一维数组转换成规定大小的DestImage2D二维数组
DestImage2D = reshape(DestImage1D(DesignLatency:DesignLatency+ImageHeight*ImageWidth-1),ImageWidth,ImageHeight);       
DestImage2D = DestImage2D';
%按照格式显示输入图像和输出图像
h = figure;
clf;
colormap(gray(256));
        
set(h,'Name','Results');

image(DestImage2D),  axis off;

这些准备完成之后还要修改一些仿真时间，这里是图像的点数加上延时，ImageWidth*ImageHeight+DesignLatency。

DesignLatency是一个需要自己根据算法中延时的长度自己调整的参数，并在Loadimage_gray中修改。需要特别注意的是System Genrator的时序问题是一个很麻烦的问题，经常会因为时序导致仿真结果一差千里，千万注意。

下面可以进行仿真了。

//原图1 rice

fpga cnn 图像 fpga图像算法,fpga cnn 图像 fpga图像算法_System_04,第4张

//原图2 text

fpga cnn 图像 fpga图像算法,fpga cnn 图像 fpga图像算法_System_05,第5张

//计算结果

fpga cnn 图像 fpga图像算法,fpga cnn 图像 fpga图像算法_数据_06,第6张

二、生成HDL代码

System Generator的真正高端之处在于能够将简单搭建的模块转化为HDL代码，我们进行简单的配置，生成Verilog HDL代码。

fpga cnn 图像 fpga图像算法,fpga cnn 图像 fpga图像算法_数据_02,第2张

选中Create testbench，硬件语言选择Verilog HDL，点Generate ，自动生成ISE工程。

完成之后在netlist文件夹下生成了一个ISE的工程，直接用ISE打开工程就可以看到Verilog代码，包括testBench,由于我的板子是官方开发板，因此其中的管脚约束文件都是自动生成的，十分方面，如果使用的自己做的板子的话，可能需要修改一些管脚约束文件ucf文件。在ISE下进行仿真，效果如下：

fpga cnn 图像 fpga图像算法,fpga cnn 图像 fpga图像算法_数据_08,第8张

可以看到 geteway out的数据都是两个gateway In数据的和，刚还延迟一个时钟周期。

目前正在使用System Generator搭搭建立体视觉算法，虽然已经搭建完成，但是时序问题没有处理明白，导致进行匹配时，总是发生错位，导致匹配效果大大降低，如果哪位高手解决了此问题的话，还望不吝赐教。

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https://www.xamrdz.com/lan/5cc1923470.html

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