verilog实现双目摄像头图像数据采集并modelsim仿真，最终matlab进行图像显示

模拟左右摄像头来采集图像数据

图像尺寸：450*450
image.v，模拟左摄像头
image2.v，模拟右摄像头

仿真的方法：采用matlab和modelsim联合仿真的形式

1、用matba将图像转换成txt文档。
2、verilog读入txt文档，并得到图像数据，后将图像数据写入到txt文档中
3、采用matlab，将txt文档转换成图像进行校对。

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1、matlab将图像转换成txt

这里可看到，我们采用的是灰度图的形式，8位灰度图噪声更小且阴影细节更多，还能减少数据量，运算更快。

%==========================================================================
%        彩色图片转为灰度图片，再转为txt文本数据，格式为8bit的hex数据
%==========================================================================
clear all;
clc;
%--------------------------------------------------------------------------
pre_img = imread('left.jpg');      %读取图片
[ROW,COL,N] = size(pre_img);          %获得图片尺寸[高度，长度，维度]
gray = rgb2gray(pre_img);             %图片转为gray灰度图
%--------------------------------------------------------------------------
fid=fopen('left.txt','w');   	  %打开文件  
for i=1:ROW  
    for j=1:COL
        fprintf(fid,'%x\n',gray(i,j));%将字符打印到txt文件
    end   
end
fclose(fid);                          %关闭文件
%--------------------------------------------------------------------------
imshow(gray),title('处理前');          %查看处理前的图片
imwrite(gray,'处理前灰度图.jpg');

至此，我们得到了待处理的左图像数据：left.txt，根据该数据，可模拟摄像头进行仿真

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2、verilog实现图像数据的采集

特别注意：生成txt文档后的存放位置。

//采集左图图像
module image(
	input               clk,
	input               camera_en,
	output reg          data_valid,
	output reg [7:0]    data_out
);


parameter N = 450, M = 450;

reg [7:0] mem[3*N*M:0];
integer ptr;

initial
	begin
	 $readmemh("../txt/left.txt", mem);
	 ptr <= 0;
	end

always @(posedge clk)begin
    if (camera_en)begin
        data_valid <= 1'b1;
        data_out <= mem[ptr];
        ptr <= ptr + 1;
 end
    else begin
        data_valid <= 0;
        ptr <= 0;
        data_out <= 8'hzz;
 end
     if (ptr == ((N*M*3) - 1))begin
        ptr <= 0;
 end
end
endmodule

3、图像数据采集的波形仿真

模拟摄像头上电配置后，数据有效的情况下进行采集的情况。由于450*450像素，因此仿真的时候至少运行2025000ns后才能停止，否则图像数据的写入不完全。

module image_tb();

reg           clk;
reg           camera_en;
wire          data_valid;
wire [7:0]    data_out;

image UUT(clk, camera_en, data_valid, data_out);

initial
begin
 clk = 0;
 $dumpfile("vcd/image.vcd");
 $dumpvars(0, image_tb);
 camera_en = 0;
 #2;
 camera_en = 1;
 #2025000;
 $finish;
end

always
begin
 clk = ~clk;
 #1;
end


//==========================================================================
//==    图像数据转变为txt文本
//==========================================================================
//打开post_img.txt文件
//---------------------------------------------------
integer post_img_txt;

initial begin
    post_img_txt = $fopen("post_img.txt");
end

//像素写入到txt中
//---------------------------------------------------
reg [20:0] pixel_cnt; //450*450 = 202500 ，对这些像素逐个写入

always @(posedge clk) begin
    if(!camera_en) begin
        pixel_cnt <= 0;
    end
    else if(data_valid) begin
        pixel_cnt = pixel_cnt + 1;
        $fdisplay(post_img_txt,"%h",data_out);
		
        if(pixel_cnt == 202500)
            $stop;
    end
end


endmodule

仿真后我们即可得到采集到的图像数据，并将其写入了txt文档中，——post_img_txt

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4、matlab将txt文档转换成图像

将该txt文档放入matlab文件夹，即可将处理后得到的txt，变成图像的形式来显示，此时即可解决没有摄像头的问题。
由于我们只是进行图像数据采集，没有做其他处理，因此可将采集后的图像与采集前的图像进行比对。

fid0=fopen('post_img.txt','r');    %读入所需要的txt文件
[a,count]=fscanf(fid0,'%x');  %a为data.txt文件数据读入的矩阵，以16进制形式，count为该矩阵元素个数
b=reshape(a,450,450);       % 构建成450*450的矩阵形式     

c=b';           %   需要再转置一次方为图片行列方向的矩阵             
imshow(c,[]);    %显示图片    

5、观察仿真波形

通过波形的停止的位置可看到，像素计数器为202500，因此共向txt文档中写入了202500个像素，也就是450*450图像大小。——像素个数的写入正确。

放大查看每个像素，与原图生成的txt文档中的像素对比，发现相同。——像素值的写入均正确。

至此，一幅图像的像素个数以及像素值均正确，说明我们完成了左图的采集，同样的方式可实现右图的采集。

修改的地方：
在image_tb的模块例化处进行修改，将右图的顶层文件例化进来。

image2 UUT(clk, camera_en, data_valid, data_out);

在顶层文件image2中，改变读入的图像数据即可，其余部分相同

initial
begin
 $readmemh("../txt/right.txt", mem);
 ptr <= 0;
end

6、双目摄像头模拟采集的RTL

最终我们将上述两个左右采集的verilog写成模块的形式，如下所示，就相当于两个摄像头来采集图像数据的RTL图：

注意：在生成RTL的时候，需要将代码中读入图像数据的initial语句注释掉，不然无法综合，当仿真的时候将注释取消。

得到双目采集的仿真图：
当左右图像有效信号为高电平时，分别进行采集，这里是同时采集，采集到的数据依次写入到左右的txt文档中。

我们仍然采用matlab对采集到的左右图txt数据进行图像展示，得到如下图像效果，与原图一样：

本文是图像拼接融合图像采集部分的学习记录。