FPGA 上的验证 - 一种基于USB2.0的视频图像处理芯片设计（2）

yuyang911220

4 PU模块中核心部件的设计
　　图像处理单元所要完成的功能主要有：（1）图像滤波（Image Filte）；（2）对比度（Contrast）；（3）亮度（Brightness）；（4）饱和度（Saturation）；（5）色相（Hue）；（6）锐化（Sharpness）；（7）伽马校正（Gamma）等。图3 给出了PU 模块中核心部件的结构，其中图像滤波功能是通过一个1×5 窗口在图像上的遍历来完成，伽马校正主要是通过对ROM 的查表来实现。

　　

　　图3 PU 模块中核心部件结构图。

　　5 设计的仿真和验证
　　5.1 模块的功能仿真
　　主要给出了对图像预处理模块中核心部件Bayer模块的仿真验证方法，其他模块的仿真验证与此类似。
　　由于图像处理模块所涉及的数据量非常庞大，仅凭单一的一种或两种软件无法独立完成，所以这里仿真验证的工作是通过三个软件Xilinx ISE + ModelSim +Matlab 共同完成，图4 给出了Bayer 模块TestBench示意图，其实现的步骤主要分为以下三步：

　　

　　图4 Bayer 模块TestBench 模型示意图。

　　（1）由MATLAB 从10 张有共同坏点位置的不同JPEG 图像中读取8bit 无符号RGB 数据，然后由相应的RGB 数据生成对应的Bayer 数据，并以10个。txt 文本文件来保留这10 张图像的Bayer 数据，这十张文本文件同坏点位置信息一起作为测试输入激励。
　　（2）把测试输入激励，分别输入Bayer 模块和MATLAB 模拟Bayer 模块功能的程序中，可以分别得到大量的信息，这些信息都是由。txt 文本文件来保存，其中MATLAB 模拟程序完成的功能与Bayer 模块完成的功能相同，只是两者运行的平台不同。
　　（3）比较由MATLAB 模拟程序与Bayer 模块所生成的大量。txt 文本文件，由于模拟程序和硬件模块具体实现的机制不同（模拟程序采用了矩阵运算，而硬件模块采用2 条线的行缓冲+六级流水线的方式实现），如果它们产生的数据一致，则可以很好的说明硬件模块完成了预期的功能， 然后再运用MATLAB 显示函数，把原始图像数据与修正后的数据以图像的形式显示出来，这样能以更加直观的形式来观察对应的图像效果。