FPGA用於數位影像處理?

brosnan

各位前輩.小弟目前手上有一個xillinx的FPGA版子! 目前想要建構一個如下的環境:
. D* g" |; Q' ?% e. P讀取一張影像,經過一個簡單的運算(ex.把一張影像的每個pixel值作一些運算) 輸出到VGA的螢幕上!
想請教各位幾個問題(之前無FPGA的學習經驗)
1.verilog 有讀取一張影像的指令嗎?我的想法是寫一個verilog code 把要處理的影像就直接寫在code上.
8 K5 O7 ?2 U0 K5 _- j. m0 J! o  燒錄到版子上,直接秀在螢幕上.
2.如果是要把處理好的影像輸出到VGA螢幕上(FPGA板上有VGA Port),還需要寫什麼程式嗎?
3 f& c  b# |  W1 V+ F8 c+ y" @
; E' G2 d* ~1 [# k<ps>如果有相關的參考資料(網站,書),可提參考的話,也非常感激!

walltsou

有幾件事你必須先決定。
1.影像儲存的地方及大小
2.影像如何和PC之間傳輸及驗證
# I' j3 k* D* z3 O我規劃的方法
# H+ s' d) M) ^' i: }* |1.使用SDRAM存，所以要使用SDRAM控制器的IP
2.使用PCI界面，確保資料流量
至於VGA，暫不考量，因為要是資料處理錯誤，從VGA是看不出來的。
我是從PC的記憶體傳到PCI卡上的FPGA處理完再回傳PC。至少可以比對處理狀況，或是單格處理再比對。
5 @5 j- P7 |/ s要是你用獨立板子，那又要處理攝影問題。至少PC不用，可以使用錄好的檔案。
做即時攝影處理，我做過，完全看不出資料處理錯誤時的狀況。只能知道處理錯誤，然後猜。

jason_lin

Altera有一塊板子他提供NTSC/PA IN,VGA out的參考設計,而且全部都是source code,你可以參考這個設計^_^
網址如下:
- O2 P' F# ]3 Y8 e$ E  {, M' b  ^http://www.terasic.com.tw/cgi-bi ... goryNo=38&No=56
* `+ A# _' w4 ~想design TV的人可以參考,板子規格如下:
7 x& [7 R: ^9 c! ~" VAltera Cyclone II 2C35 FPGA with 35000 LEs
Altera Serial Configuration deivices (EPCS16) for Cyclone II 2C35
  N2 F1 D* Q, d) A. y+ V8 n$ fUSB Blaster built in on board for programming and user API controlling
JTAG Mode and AS Mode are supported
& J7 R! `  D: Q! f+ r4 Y" _8Mbyte (1M x 4 x 16) SDRAM
, s7 c! ^7 J/ U  ]& p- S+ ^( N. B512K byte(256K X16) SRAM
( s- G" j8 Z4 L/ _1 e4Mbyte Flash Memory (upgradeable to 4Mbyte)
SD Card Socket
4 Push-button switches
* R1 y9 J3 f4 y; U+ F8 \# W18 DPDT switches
9 Green User LEDs
18 Red User LEDs
2 ~9 m" b9 D9 j0 C7 e9 A16 x 2 LCD Module
- L. Y( n) ~$ T& [* @: M50MHz Oscillator and 27MHz Oscillator for external clock sources
% U: q# d1 Z3 r: j) j8 S9 ^/ m; p24-bit CD-Quality Audio CODEC with line-in, line-out, and microphone-in jacks
3 h2 B$ R3 p2 @. v9 X& ^' mVGA DAC (10-bit high-speed triple DACs) with VGA out connector
TV Decoder (NTSC/PAL) and TV in connector
10/100 Ethernet Controller with socket.
+ x( s; y7 K% n# e# VUSB Host/Slave Controller with USB type A and type B connectors.
RS-232 Transceiver and 9-pin connector
PS/2 mouse/keyboard connector
IrDA transceiver
Two 40-pin Expansion Headers with diode protection
DE2 Lab CD-ROM which contains many examples with source code to exercise the boards, including: SDRAM and Flash Controller, CD-Quality Music Player, VGA and TV Labs, SD Card reader, RS-232/PS-2 Communication Labs, NIOSII, and Control Panel API
: F* ?; w' E# L& R1 [. o9 J! ^2 eSize：153*203 mm

walltsou

DE2這個發展板，是基於NIOS-II的Soft-CPU上。也有CCD模組可以選購。
  y: R/ m+ {! N) k8 Y不過，影像處理需要很高的效能，不可以在Soft-CPU上執行，必須自行建立處理模組以裝置的方式掛上。
可以我覺得因為影像處理使用很多FPGA的資料，再加上一個Soft-CPU，真的不知是否可以擠進去。
至於和PC端的傳輸，大概只能使用USB。可能要做出單格的方式來驗證演算法。
+ B- c5 y* {/ y使用這板子做VGA顯示，已有台大研究生做出來，也是用在影像處理上，用Google找找吧。

kosenmagic

你能確定你的資料輸入的模式嗎?
就是說資料進入FPGA的方式是哪一種?
實務上的作法就是 你要先確定你的版子是哪一種資料輸入
- R* a1 r: G, E2 d' j& g; O7 a以及是哪一種訊號模式進入FPGA?
* v; F2 b9 @0 H  V( h然後妳才能有辦法寫code去判斷一張FRAME的起始
* O, O: M/ Q) y6 _& A8 ?* Q判斷起始以後再去判斷每一條LINE的起始
' z* _6 _9 w1 l; u* ?" W/ R有辦法判斷起始以後再去對pixdata進行演算法運算
( w2 S* \* m9 i* i1 M2 B3 O4 I7 `8 k影像處理最主要是演算法的驗證，可以實現的演算法不一定能用
因為gate會太多以致COST大增，以你的想法是想要把資料寫在CODE裡面
或是把影像從RAM拉出來一次，然後運算以後儲存，在輸出運算一次的結果到螢幕
9 T+ U: [/ T- q1 r這只能確認演算法的展現成果，但是對於實際影像運作就不行
因為影像是連續的，實際的運作流程會是判斷影像的資料型態，
將演算法實現成VERILOG，判斷影像的起始與資料位置進行演算法運算，再依照輸出與輸入的介面需求
將資料讀入與輸出
實務作法
1.確認進入與輸出實驗版的資料型態RGB?CCIR?
& J0 ~- h; [9 u9 I1 y2.確認進入與輸出FPGA的資料型態RGB?CCIR?或是SD?
3.進行FPGA資料介面編寫
) Y9 \/ f1 \+ _9 j+ [; q4.進行演算法編寫
$ E( B8 O( q$ V0 T5.整合介面與演算法
6.燒入FPGA
這樣才是整各流程

[ 本帖最後由 kosenmagic 於 2008-12-16 11:31 AM 編輯 ]

jason_lin

DE2板子參考設計的輸入是使用ADI的chip,出來是CCIR656,source code是把656轉601,之後存到sdram,然後再抓出來做影像處理,最後丟到VGA或LCD,
/ Y; z# a+ I& g# z6 H1 @7 iblock Digram如下圖:
. I8 G5 V2 U% Q. t8 q有任何問題,我們再來討論討論^__^

kka

挖...
! \1 U1 l  {7 q* C* Z各位大大的回答都很詳細...
讓我們這些新手很受用...
) Z/ K/ |" G- H8 P不知道哪邊還可以找到更多DE2的介紹呢?