MATLAB的数字图像处理

`matlab语言简洁,可读性强,工具箱涉及的专业领域广泛且功能强大。图像工具箱几乎包括所有经典的图像处理方法,尤其在图像处理技术中使用MATLAB语言可以快速实现模拟仿真,大大提高实验效率

本教程介绍如何使用Vision HDL Toolbox™对象设计以硬件为目标的图像过滤器。

MATLAB®中以硬件为目标的视频处理模型的主要特点是：

流式像素界面：Vision HDL Toolbox中的系统对象使用流式像素界面。串行处理对于硬件设计是有效的，因为存储像素数据需要较少的存储器。串行接口使对象能够独立于图像大小和格式运行，并使设计对视频定时错误更具弹性。有关详细信息，请参阅docid：visionhdl_ug.budgsr5-1。
用于HDL代码生成的功能：将数据转换为像素流后，您可以通过从Vision HDL Toolbox库中选择系统对象来设计硬件模型。针对HDL代码生成的设计部分必须在单独的功能中。
转换为基于帧的视频：为了验证，您可以显示基于帧的视频，或者您可以将硬件兼容设计的结果与基于MATLAB帧的行为模型的输出进行比较。Vision HDL Toolbox提供System object™，使您可以反序列化设计的输出。

内容

导入数据
序列化数据
设计HDL兼容型号
反序列化过滤的像素流
显示结果
与行为模型比较
HDL代码生成

导入数据
将图像文件读入工作区。此样本图像包含256×256像素。每个像素是表示强度的单个uint8值。要在测试时降低模拟速度，请选择图像的缩略图部分。

使用MATLAB解释语言模拟串行视频可能非常耗时。一旦您使用较小的图像大小调试设计，请使用MEX代码生成来加速使用较大图像进行测试。请参阅docid：visionhdl_examples.example-ex64676005。
origIm = imread（'rice.png'）;origImSize = size（origIm）imActivePixels = 64;imActiveLines = 48;inputIm = origIm（1：imActiveLines，1：imActivePixels）;数字imshow（inputIm，'InitialMagnification'，300）标题'输入图像'
origImSize = 256 256

序列化数据

的文档ID：visionhdl_ref.bumli6o-1系统对象转换成帧的视频到一个象素流和控制结构。此对象为目标为HDL代码生成的函数提供输入，但它本身不支持HDL代码生成。

要使用标准视频格式进行模拟，请选择预定义的视频填充格式以匹配您的输入源。要使用自定义尺寸的图像进行模拟，请选择要包围图像的非活动区域的尺寸。本教程使用自定义图像。visionhdl.FrameToPixels对象的属性对应于图中的尺寸。

创建visionhdl.FrameToPixels对象并设置图像属性。图像是一个强度图像，其标量值代表每个像素，因此将NumComponents属性设置为1.本教程用缩略图图像填充上下 5条非活动行，以及每行前后10个非活动像素。

使用docid：visionhdl_ref.buuame6函数从序列化程序对象中获取有用的图像尺寸。此语法会丢弃前两个返回值，并仅保留填充帧中的总像素数。调用对象将图像转换为像素矢量和控制信号矢量。

注意：此语法仅在R2016b或更高版本中运行。如果您使用的是早期版本，请使用等效的步骤语法替换对象的每个调用。例如，将myObject（x）替换为step（myObject，x）。
frm2pix = visionhdl.FrameToPixels（...       'NumComponents'，1，...       'VideoFormat'，'custom'，...       'ActivePixelsPerLine'，imActivePixels，...       'ActiveVideoLines'，imActiveLines，...       'TotalPixelsPerLine'，imActivePixels + 20，......       'TotalVideoLines'，imActiveLines + 10，......       'StartingActiveLine'，6，......       'FrontPorch'，10）;[〜，〜，numPixelsPerFrame] = getparamfromfrm2pix（frm2pix）;[pixel，ctrl] = frm2pix（inputIm）;
设计HDL兼容型号

从visionhdl库中选择一个图像处理对象。本教程使用docid：visionhdl_ref.bt42xpl。

构造一个包含此对象的持久实例的函数。该函数通过对对象执行一次调用来处理单个像素。

对象的ctrlIn和ctrlOut参数是包含五个控制信号的结构。信号指示每个像素的有效性以及帧中每个像素的位置。

设置visionhdl.ImageFilter的滤镜系数以执行2×2模糊操作。

对于本教程，您无需更改过滤器对象的LineBufferSize属性。此参数不会影响模拟速度，因此在使用小测试图像进行模拟时无需进行修改。选择LineBufferSize时，请选择2的幂，以适应所需最大帧格式的活动行大小。默认值2048适用于1080p视频格式。
function [pixOut，ctrlOut] = HDLTargetedDesign（pixIn，ctrlIn）  持久性 filt2d 如果 isempty（filt2d）    filt2d = visionhdl.ImageFilter（...          '系数'，一（2,2）/ 4，...          'CoefficientsDataType' ，'自定义'，...          'CustomCoefficientsDataType'，numerictype（0,1,2），。..          'PaddingMethod'，'Symmetric'）;  结束    [pixOut，ctrlOut] = filt2d（pixIn，ctrlIn）;结束
预分配输出向量以进行更有效的模拟。然后，对填充帧中的每个像素调用该函数一次，该像素由像素矢量表示。
pixelOut = 0（numPixelsPerFrame，1，'uint8'）;ctrlOut = repmat（pixelcontrolstruct，numPixelsPerFrame，1）; 对于 p = 1：numPixelsPerFrame [pixelOut（p），ctrlOut（p）] = HDLTargetedDesign（pixel（p），ctrl（p））; 结束
反序列化过滤的像素流

的文档ID：visionhdl_ref.bumqceg-1系统对象转换的像素流以基于帧的视频。使用此对象反序列化来自visionhdl.ImageFilter的过滤数据。设置图像尺寸属性以匹配测试图像。调用对象将HDL目标函数的输出转换为矩阵。
pix2frm = visionhdl.PixelsToFrame（...       'NumComponents'，1，...       'VideoFormat'，'custom'，...       'ActivePixelsPerLine'，imActivePixels，...       'ActiveVideoLines'，imActiveLines）;[outputIm，validIm] = pix2frm（pixelOut，ctrlOut）;
显示结果

使用imshow函数显示操作结果。
if validIm 数字 imshow（outputIm，'InitialMagnification'，300）标题'输出图像' 结束

与行为模型比较

如果您有设计的行为模型，则可以在视觉上或数学上比较输出帧。对于过滤，您可以将visionhdl.ImageFilter与Image Processing Toolbox™中的docid：images_ref.btsmcj2-1函数进行比较。该imfilter函数的帧作为基质上操作，并且返回一个修改的帧作为基质。您可以将此矩阵与pix2frm对象的矩阵输出进行比较。

为避免依赖于Image Processing Toolbox许可证，本教程不执行比较。
HDL代码生成

一旦您的设计在仿真中工作，使用HDL Coder™为HDLTargetedDesign功能生成HDL代码。
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