FC2カウンター FPGAの部屋 ZYBOのHDMI入力画像にラプラシアンフィルタ処理を行う2(高位合成)

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ZYBOのHDMI入力画像にラプラシアンフィルタ処理を行う2(高位合成)

ZYBOのHDMI入力画像にラプラシアンフィルタ処理を行う1(構想編)”の続き。

ZYBOの xc7z010clg400-1 のVivado HLS 2014.4 プロジェクトを作製して、lap_filter_rgb.cpp を作った。
ZYBOのHDMI入力画像にラプラシアンフィルタ処理を行う1(構想編)”に関数の定義部分を載せたが、それからap_uint<1> lap_fil_enable を追加した。

void lap_filter_rgb(ap_uint<1> lap_fil_enable, ap_uint<24> rgb_pData, ap_uint<1> rgb_pHSync, ap_uint<1> rgb_pVSync, ap_uint<1> rgb_pVDE,
ap_uint<24> *vid_pData, ap_uint<1> *vid_pHSync, ap_uint<1> *vid_pVSync, ap_uint<1> *vid_pVDE);

lap_fil_enable が 1 の時にはラプラシアンフィルタ処理、0 の時には通常のビデオ信号が出力されるはずだ。
dvi2lap2vga_2_150823.png

高位合成を行った。結果を示す。
dvi2lap2vga_3_150823.png

dvi2lap2vga_4_150823.png

lap_filter_rgb.cpp を貼っておく。なお、まだシミュレーションしていないので、修正することが十分にあると思うので、ご注意を。
今回はHDLに似せたつもりで、ステートマシン記述で書いてある。
いまのところ、lap_filter_rgb.h はインクルードはしてあるが使っていない。

//
// lap_filter_rgb.cpp
// 2015/08/21 by marsee
//

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ap_int.h>

#include "lap_filter_rgb.h"

int laplacian_fil(int x0y0, int x1y0, int x2y0, int x0y1, int x1y1, int x2y1, int x0y2, int x1y2, int x2y2);
int conv_rgb2y(int rgb);

void lap_filter_rgb(ap_uint<1> lap_fil_enable, ap_uint<24> rgb_pData, ap_uint<1> rgb_pHSync, ap_uint<1> rgb_pVSync, ap_uint<1> rgb_pVDE,
    ap_uint<24> *vid_pData, ap_uint<1> *vid_pHSync, ap_uint<1> *vid_pVSync, ap_uint<1> *vid_pVDE){
#pragma HLS INTERFACE ap_ctrl_none register port=return
#pragma HLS INTERFACE ap_none register port=vid_pVDE
#pragma HLS INTERFACE ap_none register port=vid_pVSync
#pragma HLS INTERFACE ap_none register port=vid_pHSync
#pragma HLS INTERFACE ap_none register port=vid_pData
#pragma HLS INTERFACE ap_none register port=rgb_pVDE
#pragma HLS INTERFACE ap_none register port=rgb_pVSync
#pragma HLS INTERFACE ap_none register port=rgb_pHSync
#pragma HLS INTERFACE ap_none register port=rgb_pData
#pragma HLS INTERFACE ap_none register port=lap_fil_enable

    enum  {idle, vsync_assert, v_back_porch, h_video, h_front_porch, hsync_assert, h_back_porch, v_front_porch};
    int cstate = idle;

    unsigned int pix;
    unsigned int line_buf[2][HORIZONTAL_PIXEL_WIDTH];
#pragma HLS array_partition variable=line_buf block factor=2 dim=1
#pragma HLS resource variable=line_buf core=RAM_2P

    int pix_mat[3][3];
#pragma HLS array_partition variable=pix_mat complete

    int lap_fil_val;
    int x, y;
    int y_val;

    // 一応、初期化
    *vid_pHSync=0; *vid_pVSync=0; *vid_pVDE=0; *vid_pData=0;

    while(cstate != v_front_porch){
#pragma HLS PIPELINE rewind
        switch (cstate){
        case idle :
            if (rgb_pHSync)
                *vid_pHSync = 1;
            else
                *vid_pHSync = 0;

            if (rgb_pVSync){
                *vid_pVSync = 1;
                cstate = vsync_assert;
            }
            x = 0; y = 0;
            break;
        case vsync_assert :
            if (rgb_pHSync)
                *vid_pHSync = 1;
            else
                *vid_pHSync = 0;

            if (!rgb_pVSync){
                *vid_pVSync = 0;
                cstate = v_back_porch;
            }
            break;
        case v_back_porch :
            if (rgb_pHSync)
                *vid_pHSync = 1;
            else
                *vid_pHSync = 0;

            if (rgb_pVDE){
                pix = (unsigned int)rgb_pData;
                cstate = h_video;
            }
            break;
        case h_video :
            if (!(x==0 && y==0))    // 最初の入力はすでに入力されている
                pix = (unsigned int)rgb_pData;

            for (int k=0; k<3; k++){
                for (int m=0; m<2; m++){
#pragma HLS UNROLL
                    pix_mat[k][m] = pix_mat[k][m+1];
                }
            }
            pix_mat[0][2] = line_buf[0][x];
            pix_mat[1][2] = line_buf[1][x];

            y_val = conv_rgb2y(pix);
            pix_mat[2][2] = y_val;

            line_buf[0][x] = line_buf[1][x];    // 行の入れ替え
            line_buf[1][x] = y_val;

            lap_fil_val = laplacian_fil(    pix_mat[0][0], pix_mat[0][1], pix_mat[0][2],
                                        pix_mat[1][0], pix_mat[1][1], pix_mat[1][2], 
                                        pix_mat[2][0], pix_mat[2][1], pix_mat[2][2]);
            lap_fil_val = (lap_fil_val<<16)+(lap_fil_val<<8)+lap_fil_val; // RGB蜷後§蛟、繧貞?・繧後k

            if (x<2 || y<2// 最初の2行とその他の行の最初の2列は無効データなので0とする
                lap_fil_val = 0;

            if (lap_fil_enable)
                *vid_pData = lap_fil_val;
            else
                *vid_pData = pix;
            *vid_pVDE = 1;

            if (!rgb_pVDE){
                *vid_pVDE = 0;
                cstate = h_front_porch;
            }
            x++;
            break;
        case h_front_porch:
            if (rgb_pHSync){
                *vid_pHSync = 1;
                cstate = hsync_assert;
            }
            break;
        case hsync_assert :
            if (!rgb_pHSync){
                *vid_pHSync = 0;
                cstate = h_back_porch;
            }
            break;
        case h_back_porch :
            if (rgb_pHSync){ // rgb_pVDE が来ないうちに rgb_pHSync が来たので表示期間終了
                *vid_pHSync = 1;
                cstate = v_front_porch;
            } else if (rgb_pVDE){
                pix = (unsigned int)rgb_pData;
                y++;
                cstate = h_video;
            }
            break;
        }
    }
}

// RGBからYへの変換
// RGBのフォーマットは、{8'd0, R(8bits), G(8bits), B(8bits)}, 1pixel = 32bits
// 輝度信号Yのみに変換する。変換式は、Y =  0.299R + 0.587G + 0.114B
// "YUVフォーマット及び YUV<->RGB変換"を参考にした。http://vision.kuee.kyoto-u.ac.jp/~hiroaki/firewire/yuv.html
// 2013/09/27 : float を止めて、すべてint にした
int conv_rgb2y(int rgb){
    int r, g, b, y_f;
    int y;

    b = rgb & 0xff;
    g = (rgb>>8) & 0xff;
    r = (rgb>>16) & 0xff;

    y_f = 77*r + 150*g + 29*b; //y_f = 0.299*r + 0.587*g + 0.114*b;の係数に256倍した
    y = y_f >> 8// 256で割る

    return(y);
}

// ラプラシアンフィルタ
// x0y0 x1y0 x2y0 -1 -1 -1
// x0y1 x1y1 x2y1 -1  8 -1
// x0y2 x1y2 x2y2 -1 -1 -1
int laplacian_fil(int x0y0, int x1y0, int x2y0, int x0y1, int x1y1, int x2y1, int x0y2, int x1y2, int x2y2)
{
    int y;

    y = -x0y0 -x1y0 -x2y0 -x0y1 +8*x1y1 -x2y1 -x0y2 -x1y2 -x2y2;
    if (y<0)
        y = 0;
    else if (y>255)
        y = 255;
    return(y);
}

  1. 2015年08月23日 04:56 |
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