一、查看灰度图的数据格式
1.1 安装HxD
HxD下载链接：https://download.csdn.net/download/weixin_44357071/89045331
解压直接打开exe就能使用。
将需要查看二进制数据的图片拖到软件框里就能读取
1.2 找到bmp图像的图片点阵数据起始地址，原理和例子
从000Eh（h是16进制的意思）到0035是真的有40byte.横坐标是零到16，竖坐标是像十进制一样，把个位数空出来，然后是10,20,30.....
图中框框里是一个byte（字节），等于8个bit，A是4位bit的16进制表示，0也是。
如下图例子：
0000h到000Dh是位图文件头
000Eh到0035h是位图信息头，其中的001Ch是调色板颜色种类的位宽，这里是1，两种颜色，一种颜色需要4个字节，所以调色板需要2*4=8字节
所以0036h到003Dh是调色板所占的字节
003Eh及之后都是图片的点阵数据
1.3 生成200*200的灰度图
右键点击图片，打开方式选择“画图”
修改尺寸为宽200，高200，即可将原来的800*800灰度图变为200*200，注意，如果颜色不改为黑白，可能会导致后续的verilog代码无法处理。
在画图界面点击另存为 256色的位图
1.4 选择图片的点阵数据
0000h到000Dh是位图文件头
000Eh到0035h是位图信息头，其中的001Ch是调色板颜色种类的位宽，这里是8，256种颜色，一种颜色需要4个字节，所以调色板需要256*4=1024字节
所以0036h到003Dh是调色板所占的字节
003Eh及之后都是图片的点阵数据
二、 额外学习：对比度代码和注释，代码没跑通，后续尝试解决
需要注意$fopen等函数的使用，要打开的文件应该放在vivado的哪个目录下。链接：
verilog中的testbench语句——display，fopen，fread,fwrite——更新中-CSDN博客
2.1 设计代码
module contrast_adjust
(
input clk,
input rst_n,
input image_process_start,
input [7:0] point_data_in,
input [2:0] mul_value, //range 0~7
output reg [7:0] point_data_out
);
//----------------signal------------------
//线网型，用来传递值给下一个寄存器？？
wire [10:0] point_data_temp0;
wire [8:0] point_data_temp1;
wire [7:0] point_data_out_processed;
/*******************image point process**********************/
//-----------multiple------------
//因为乘以的数是在 0到7，所以乘以 2的3次方，temp0就需要在8位的基础上拓展到10
assign point_data_temp0 = point_data_in * mul_value;
//divide 4,这个应该是通过直接取高8位的方法，实现右移两位，除以4
//point_data_temp0[10:2] 是9位,然后通过第九位进行下一步的判断
assign point_data_temp1 = point_data_temp0[10:2];
//----------overflow process-----
//如果取高八位的数最高位依旧是1，即值大于等于100，那么直接给赋值到255，因为除以4了都还大于100
//否则就截取的9位再取低8位，相当于再除以2，因为判断最高位是0了，所以这个右移是无损的
assign point_data_out_processed = point_data_temp1[8]?8'b1111_1111: point_data_temp1[7:0];
always @ (posedge clk or negedge rst_n)
if(!rst_n)
point_data_out <= 0;
else if(image_process_start)
point_data_out <= point_data_out_processed;
else
point_data_out <= point_data_in;
endmodule
2.2 tb代码
`timescale 1ns / 1ns
`define Clock 20
module constrast_adjust_tb();
/**************************port*************************/
reg clk;
reg rst_n;
reg [7:0] point_data_in;
reg [2:0] mul_value;
//reg [7:0] add_value;
reg image_process_start;
reg [7:0] bmp_data[0:50000];
wire [7:0] point_data_out;
wire [7:0] bmp_data_out;
/**************************clock and reset*************************/
//初始化时钟，设置时钟周期为20
initial begin
clk= 1;
forever
#(`Clock/2) clk = ~clk;
end
initial begin
rst_n= 0;
#(`Clock*20+ 1);
rst_n =1;
end
/**************************读取位图数据*************************/
integer bmp_file_read;
integer file_read;
integer data_start_index;
integer bmp_size;
initial begin
//返回值bmp_file_read像是一个fd，文件标识符，在verilog里边习惯叫做句柄
//rb表示read only+ binary,只读+二进制模式
bmp_file_read= $fopen("../pic/picture.bmp","rb");
//这行代码的作用是从之前打开的名为 bmp_file_read 的文件中读取数据，
//并将读取的数据存储到 bmp_data 变量中。
file_read= $fread(bmp_data, bmp_file_read);
//找到位图数据开始的索引
data_start_index= { bmp_data[13], bmp_data[12],bmp_data[11],bmp_data[10]};
//得到bmp图像的大小
bmp_size= { bmp_data[5], bmp_data[4], bmp_data[3], bmp_data[2] };
end
/**************************输入 信号*************************/
initial begin
mul_value= 3'd2;
end
integer index;
always @ (posedge clk or negedge rst_n)begin
if(!rst_n)begin
index <= 0;
image_process_start <= 0;
point_data_in <= 0;
end
else if(index == data_start_index)begin
image_process_start <= 1;
index <= index + 1;
point_data_in <= bmp_data[index];
end
else begin
index <= index + 1;
point_data_in <= bmp_data[index];
end
end
assign bmp_data_out = point_data_out;
//--------------------图像写回文件------------------
integer bmp_file_write;
integer file_write;
initial begin
//创建文件，然后得到句柄bmp_file_write
bmp_file_write = $fopen("../pic/picture_contrast.bmp","wb");
end
//每一次时钟上升沿把数据写回
always @ (posedge clk or negedge rst_n)begin
//好像意思是，不复位的情况下，传输正常进行，不知道对不对？？？？？？？？？？？？？？？？
if(rst_n)begin
if(index == 0 || index == 1)
$display("start to write bmp file");
//一直保持写数据，直到写到bmp文件大小+2，因为0和1不写数据
else if(index < bmp_size + 2)
//不理解这个为什么是%c，为什么不是%b呢???????????????????????????????????????????
//将bmp_data_out的数据写到bmp_file_write这个fd中
$fwrite(bmp_file_write,"%c",bmp_data_out);
else begin
$fclose(bmp_file_write);
$fclose(bmp_file_read);
$display("Write bmp file complete, close the file");
$finish;
end
end
end
contrast_adjust u_contrast_adjust(
.clk ( clk ),
.rst_n ( rst_n ),
.image_process_start ( image_process_start ),
.point_data_in ( point_data_in ),
.mul_value ( mul_value ),
.point_data_out ( point_data_out )
);
endmodule
2.3 报错
读图像应该是已经读到数据了，但是数据的输出没有找到，也更改过图像的显示宽度，有一个warning：
WARNING: [Wavedata 42-489] Can't add object "/constrast_adjust_tb/bmp_data" to the wave window because it has 400008 bits, which exceeds the display limit of 65536 bits. To change the display limit, use the command "set_property display_limit <new limit> [current_wave_config]".
代码的索引那一块没看懂
最后再文件夹里面能显示图像，但是文件是空的，说明读写的文件夹没放错地方，在vivado目录的正确位置，但是数据没有正确的写入。
2.4 报错解决方法
vivado默认的仿真时间不够处理像素点的加和，每一个时钟周期才给输出文件写入一个像素点的数据。
所以延长仿真时间就可以，点击下图1处，几秒之后数据处理完毕再点击2处，停止仿真就可以。
三、亮度调节的代码和注释
某段代码的注释
//以后就默认黑白的256色的图就是这个数据
bmp_width = {bmp_data[21],bmp_data[20],bmp_data[19],bmp_data[18]};
bmp_hight = {bmp_data[25],bmp_data[24],bmp_data[23],bmp_data[22]};
data_start_index = {bmp_data[13],bmp_data[12],bmp_data[11],bmp_data[10]};
bmp_size = {bmp_data[5],bmp_data[4],bmp_data[3],bmp_data[2]};
全部代码
//Created on March 10,2020. 2023-03-26,1s=1000ms=10^6us=10^9ns
// 400x400=160000,T=10ns, set Simulation time 20 0000 0ns=2ms
`timescale 1 ns/1 ns
module image_brightness_adjust_tb;
integer fileId, cc,out_file,i;
reg [7:0] bmp_data [0:500000];
reg [7:0] bmp_data_add [0:500000];
reg clk;
//这个应该是灰度的数据
reg [7:0] data;
integer bmp_width, bmp_hight, data_start_index, bmp_size;
integer temp,index;
//----------------------
initial
begin
//fileId = $fopen("E:\\Class_ex\\modelsim\\read_bmpfile_br_adj\\400x400gray.bmp","rb");
fileId = $fopen(".\\400x400gray.bmp","rb");
//out_file = $fopen("E:\\Class_ex\\modelsim\\read_bmpfile_br_adj\\output_file.bmp","wb");
out_file = $fopen(".\\output_file.bmp","wb");
//这里是将fileID的值，以比特进行索引，写到bmp_data里面
cc = $fread(bmp_data, fileId);
$display("%d",cc);
//以后就默认黑白的256色的图就是这个数据
bmp_width = {bmp_data[21],bmp_data[20],bmp_data[19],bmp_data[18]};
bmp_hight = {bmp_data[25],bmp_data[24],bmp_data[23],bmp_data[22]};
data_start_index = {bmp_data[13],bmp_data[12],bmp_data[11],bmp_data[10]};
bmp_size = {bmp_data[5],bmp_data[4],bmp_data[3],bmp_data[2]};
// copy bmp file's (1)(2)(3) parts
//这是是位图的灰度数据之前的部分，
for(index=0;index<data_start_index;index=index+1)
bmp_data_add[index]=bmp_data[index];
//这个是灰度数据的部分，亮度加30
// pixels add 30
for(index=data_start_index;index<=bmp_size;index=index+1)
begin
temp=bmp_data[index];
//if((bmp_data[index]<245) &(bmp_data[index]>105)) bmp_data_add[index]=bmp_data[index]+10;
//if(bmp_data[index]<8'd200) bmp_data_add[index]=bmp_data[index]+8'd10;
if(temp+8'd30>8'd255) bmp_data_add[index]=8'd255;
else bmp_data_add[index]=bmp_data[index]+8'd30;
end
//write data to file
for(i=0;i<bmp_size;i = i + 1)
begin
@(posedge clk)
$fwrite(out_file,"%c",bmp_data_add[i]);
//%b Binary ; //%h,file size:81KB;%c, 41KB,bmp format
end
$fclose(fileId);
$fclose(out_file);
end
//------------------------------------------------
initial
begin
i=0;
end
//------------------------------
// always@(posedge clk )
// begin
// data<=bmp_data[i];
// // i<=i+1;
// end
//--------------------------------------
initial
begin
clk =1;
forever #5 clk=~clk; // T=10ns,f=100MHz
end
endmodule
四、效果展示文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-853453.html
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-853453.html
到了这里，关于视觉信息处理与FPGA实现第八次作业——verilog实现亮度调节的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
