第五十三章 基于OV5640摄像头二值化实验
二值图像在数字图像处理中起着非常重要的作用。图像的二值化大大降低了图像中的数据量，突出了目标的轮廓。图像二值化广泛应用于计算机视觉、图像分割和人工智能。本章将基于OV二值化实验5640。 本章包括以下部分： 51.1 简介 51.2 实验任务 51.3 硬件设计 51.4 程序设计 51.5 下载验证 ? 53.1 简介 图像二值化( Image Binarization）就是将图像上的像素点的灰度值设置为最大（白色）或最小（黑色），也就是将整个图像呈现出明显的黑白效果的过程。这里以8bit以灰度图像为例(灰度值的范围为0~255)二值化是通过选择合适的阈值来比较图像中的256个亮度等级。亮度高于阈值的像素点设置为白色(255)，低于阈值的像素点设置为黑色(0)，明显反映了图像的整体和局部特征。 在数字图像处理中，二值图像占着非常重要的作用，特别是在实时图像处理中，有许多系统由二值图像组成。为了处理和分析二值图像，首先是灰度图像二值，获得二值图像，有利于进一步处理图像，图像收集性质仅与0或255点的位置有关，不再涉及像素的多级值，使处理简单。为了获得理想的二值图像，通常使用封闭和连接的边界来定义不重叠的区域。所有灰度大于或等于阈值的像素都被确定为特定物体，灰度值为255，否则这些像素点被排除在物体区域之外，灰度值为0，表示背景或例外物体区域。 实现二值化有两种方法，一种是手动指定一个阈值，通过阈值进行二值化处理；另一种是自适应阈值二值化方法（OTSU算法和Kittle算法等。).使用第一种方法计算量小，速度快，但在处理不同图像时颜色分布差异很大；第二种方法适用性强，可以直接观察图像的轮廓，但计算比较复杂。本章的实验将使用第一种方法来实现图像的二值化。 如果特定物体内部有均匀一致的灰度值，并且处于其他灰度值的均匀背景下，则可以通过设定阈值获得更有效的分割效果。如果物体与背景的差异不在灰度值上（如纹理），则可以将差异特征转换为灰度差，然后使用阈值选择技术来分割图像。 53.2 实验任务 本节实验任务用于新起点开发板OV5640摄像头采集RGB将数据转化为565数据YCbCr格式，然后进行中值滤波，最后将灰度值二值化，通过HDMI显示。 53.3 硬件设计 本章节中硬件设计与“OV5640摄像头HDMI显示实验完全一样，这里就不赘述了。 53.4 程序设计 根据实验任务，设计如图 52.4.本章实验中显示的系统框架图延续了OV5640摄像头HDMI灰度显示实验的整体结构。本实验包括时钟模块、SDRAM控制器模块，IIC驱动模块、IIC配置模块、摄像头采集模块、图像处理模块和HDMI顶层模块。时钟模块，SDRAM控制器模块，IIC驱动模块、IIC配置模块、摄像头采集模块和HDMI这个实验没有修改顶层模块，OV5640摄像头HDMI图像处理模块已在显示实验中说明。 OV二值化实验系统框图如下图所示：
图 52.4.1 顶层系统框图 从上图可以看出，时钟模块（pll和pll_hdmi）为HDMI顶层模块、SDRAM控制模块和IIC驱动模块提供驱动时钟。IIC驱动模块和IIC配置模块控制传感器初始化的开始和结束。传感器初始化完成后，将收集到的数据写入摄像头采集模块。数据在摄像头采集模块处理后写入图像处理模块，图像处理模块处理后存储摄像头数据SDRAM控制模块。顶层模块从SDRAM在整个系统完成数据采集、缓存和显示之前，在控制模块中读取数据并驱动显示器显示。需要注意的是，图像数据采集模块在SDRAM在输出数据之前，传感器都是初始化的，避免了数据的输出SDRAM在初始化过程中将数据写入内部。 顶层模块代码如下：
1 module ov5640_hdmi_img_binarization（ 2 input sys_clk ， //系统时钟3 input sys_rst_n ， ///系统复位，低电平有效4 ///摄像头 5 input cam_pclk ， //cmos 数据像素时钟6 input cam_vsync ， //cmos 场同步信号7 input cam_href ， //cmos 行同步信号8 input [7:0] cam_data ， //cmos 数据 9 output cam_rst_n ， //cmos 复位信号，低电平有效10 output cam_pwdn ， //cmos 电源休眠模式选择信号11 output cam_scl ， //cmos SCCB_SCL线12 inout cam_sda ， //cmos SCCB_SDA线13 //SDRAM 14 output sdram_clk ， //SDRAM 时钟15 output sdram_cke ， //SDRAM 时钟有效16 output sdram_cs_n ， //SDRAM 片选17 output sdram_ras_n， //SDRAM 行有效18 output sdram_cas_n， //SDRAM 列有效19 output sdram_we_n ， //SDRAM 写有效20 output [1:0] sdram_ba ， //SDRAM Bank地址21 output [1:0] sdram_dqm ， //SDRAM 数据掩码22 output [12:0] sdram_addr ， //SDRAM 地址23 inout [15:0] sdram_data ， //SDRAM 数据 24 //HDMI接口25 output tmds_clk_p， // TMDS 时钟通道26 output tmds_clk_n，27 output [2:0] tmds_data_p， // TMDS 数据通道28 output [2:0] tmds_data_n29 ）;30 31 //parameter define32 parameter SLAVE_ADDR = 7'h3c ; //OV5640的器件地址7'h3c33 parameter BIT_CTRL = 1'b1 ; //OV5640的字节地址为16位 0:8位 1:16位34 parameter CLK_FREQ = 27'd50_000_000 ; //i2c_dri模块的驱动时钟频率 35 parameter I2C_FREQ = 18'd250_000 ; //I2C的SCL时钟频率，不超过400KHz36 parameter V_CMOS_DISP = 11'd800 ; //CMOS分辨率--行37 parameter H_CMOS_DISP = 11'd1280 ; //CMOS分辨率--列 38 parameter TOTAL_H_PIXEL = 13'd2570 ; //CMOS分辨率--行39 parameter TOTAL_V_PIXEL = 13'd980 ;40 41 //wire define42 wire clk_100m ; //100mhz时钟，SDRAM操作时钟43 wire clk_100m_shift ; //100mhz时钟，SDRAM相位偏移时钟44 wire clk_50m ;45 wire hdmi_clk ; 46 wire hdmi_clk_5 ; 47 wire locked ;48 wire locked_hdmi ;49 wire rst_n ;50 wire sys_init_done ; //系统初始化完成（sdram初始化+摄像头初始化）51 wire i2c_exec ; //I2C触发执行信号52 wire [23:0] i2c_data ; //I2C要配置的地址与数据（高8位地址，低8位数据） 53 wire i2c_done ; //I2C寄存器配置完成信号54 wire i2c_dri_clk ; //I2C操作时钟55 wire [ 7:0] i2c_data_r ; //I2C读出的数据56 wire i2c_rh_wl ; //I2C读写控制信号57 wire cam_init_done ; //摄像头初始化完成 58 wire wr_en ; //sdram_ctrl模块写使能59 wire [15:0] wr_data ; //sdram_ctrl模块写数据60 wire rd_en ; //sdram_ctrl模块读使能61 wire [15:0] rd_data ; //sdram_ctrl模块读数据62 wire sdram_init_done ; //SDRAM初始化完成63 wire [10:0] pixel_xpos_w ; //HDMI横坐标64 wire [10:0] pixel_ypos_w ; //HDMI纵坐标65 wire post_frame_vsync ; //处理后的场信号66 wire post_frame_hsync ; //处理后的行信号67 wire post_frame_de ; //处理后的数据使能 68 wire [15:0] post_rgb ; //处理后的数据 69 70 //*****************************************************71 //** main code72 //*****************************************************73 74 assign rst_n = sys_rst_n & locked & locked_hdmi;75 //系统初始化完成：SDRAM和摄像头都初始化完成76 //避免了在SDRAM初始化过程中向里面写入数据77 assign sys_init_done = sdram_init_done & cam_init_done;78 //电源休眠模式选择 0：正常模式 1：电源休眠模式79 assign cam_pwdn = 1'b0;80 assign cam_rst_n = 1'b1;81 82 //锁相环83 pll u_pll（84 .areset （~sys_rst_n），85 .inclk0 （sys_clk）， 86 .c0 （clk_100m），87 .c1 （clk_100m_shift）， 88 .c2 （clk_50m）， 89 .locked （locked）90 ）;91 92 pll_hdmi pll_hdmi_inst （93 .areset （ ~sys_rst_n ），94 .inclk0 （ sys_clk ），95 .c0 （ hdmi_clk ），//hdmi pixel clock 71Mhz96 .c1 （ hdmi_clk_5 ），//hdmi pixel clock*5 355Mhz97 .locked （ locked_hdmi ）98 ）;99 100 //I2C配置模块101 i2c_ov5640_rgb565_cfg u_i2c_cfg（102 .clk （i2c_dri_clk），103 .rst_n （rst_n ），104 105 .i2c_exec （i2c_exec ），106 .i2c_data （i2c_data ），107 .i2c_rh_wl （i2c_rh_wl ）， //I2C读写控制信号108 .i2c_done （i2c_done ）， 109 .i2c_data_r （i2c_data_r ）， 110 111 .cmos_h_pixel （H_CMOS_DISP ）， //CMOS水平方向像素个数112 .cmos_v_pixel （V_CMOS_DISP ） ， //CMOS垂直方向像素个数113 .total_h_pixel （TOTAL_H_PIXEL）， //水平总像素大小114 .total_v_pixel （TOTAL_V_PIXEL）， //垂直总像素大小115 116 .init_done （cam_init_done） 117 ）; 118 119 //I2C驱动模块120 i2c_dri #（121 .SLAVE_ADDR （SLAVE_ADDR ）， //参数传递122 .CLK_FREQ （CLK_FREQ ）， 123 .I2C_FREQ （I2C_FREQ ） 124 ）125 u_i2c_dr（126 .clk （clk_50m ），127 .rst_n （rst_n ），128 129 .i2c_exec （i2c_exec ）， 130 .bit_ctrl （BIT_CTRL ）， 131 .i2c_rh_wl （i2c_rh_wl ）， //固定为0，只用到了IIC驱动的写操作 132 .i2c_addr （i2c_data[23:8]）， 133 .i2c_data_w （i2c_data[7:0] ）， 134 .i2c_data_r （i2c_data_r ）， 135 .i2c_done （i2c_done ）， 136 .scl （cam_scl ）， 137 .sda （cam_sda ），138 .dri_clk （i2c_dri_clk ） //I2C操作时钟139 ）;140 141 //CMOS图像数据采集模块142 cmos_capture_data u_cmos_capture_data（ //系统初始化完成之后再开始采集数据 143 .rst_n （rst_n & sys_init_done），144 145 .cam_pclk （cam_pclk ），146 .cam_vsync （cam_vsync），147 .cam_href （cam_href ），148 .cam_data （cam_data ）， 149 150 .cmos_frame_vsync （cmos_frame_vsync），151 .cmos_frame_href （cmos_frame_href），152 .cmos_frame_valid （wr_en ）， //数据有效使能信号153 .cmos_frame_data （wr_data ） //有效数据 154 ）;155 156 //图像处理模块157 vip u_vip（158 //module clock159 .clk （cam_pclk）， // 时钟信号160 .rst_n （rst_n ）， // 复位信号（低有效）161 //图像处理前的数据接口162 .pre_frame_vsync （cmos_frame_vsync ），163 .pre_frame_hsync （cmos_frame_href ），164 .pre_frame_de （wr_en ），165 .pre_rgb （wr_data），166 .xpos （pixel_xpos_w ），167 .ypos （pixel_ypos_w ），168 //图像处理后的数据接口169 .post_frame_vsync （post_frame_vsync ）， // 场同步信号170 .post_frame_hsync （ ）， // 行同步信号171 .post_frame_de （post_frame_de ）， // 数据输入使能172 .post_rgb （post_rgb） // RGB565颜色数据173 174 ）; 175 176 //SDRAM 控制器顶层模块，封装成FIFO接口177 //SDRAM 控制器地址组成: {bank_addr[1:0]，row_addr[12:0]，col_addr[8:0]}178 sdram_top u_sdram_top（179 .ref_clk （clk_100m）， //sdram 控制器参考时钟180 .out_clk （clk_100m_shift）， //用于输出的相位偏移时钟181 .rst_n （rst_n）， //系统复位182 183 //用户写端口 184 .wr_clk （cam_pclk）， //写端口FIFO: 写时钟185 .wr_en （post_frame_de）， //写端口FIFO: 写使能186 .wr_data （post_rgb）， //写端口FIFO: 写数据 187 188 .wr_min_addr （24'd0）， //写SDRAM的起始地址189 .wr_max_addr （V_CMOS_DISP*H_CMOS_DISP-1）， //写SDRAM的结束地址190 .wr_len （10'd512）， //写SDRAM时的数据突发长度191 .wr_load （~rst_n）， //写端口复位: 复位写地址，清空写FIFO192 193 //用户读端口 194 .rd_clk （hdmi_clk）， //读端口FIFO: 读时钟195 .rd_en （rd_en）， //读端口FIFO: 读使能196 .rd_data （rd_data）， //读端口FIFO: 读数据197 .rd_min_addr （24'd0）， //读SDRAM的起始地址198 .rd_max_addr （V_CMOS_DISP*H_CMOS_DISP-1）， //读SDRAM的结束地址199 .rd_len （10'd512）， //从SDRAM中读数据时的突发长度200 .rd_load （~rst_n）， //读端口复位: 复位读地址，清空读FIFO201 202 //用户控制端口 203 .sdram_read_valid （1'b1）， //SDRAM 读使能204 .sdram_pingpang_en （1'b1）， //SDRAM 乒乓操作使能205 .sdram_init_done （sdram_init_done）， //SDRAM 初始化完成标志206 207 //SDRAM 芯片接口 208 .sdram_clk （sdram_clk）， //SDRAM 芯片时钟209 .sdram_cke （sdram_cke）， //SDRAM 时钟有效210 .sdram_cs_n （sdram_cs_n）， //SDRAM 片选211 .sdram_ras_n （sdram_ras_n）， //SDRAM 行有效212 .sdram_cas_n （sdram_cas_n）， //SDRAM 列有效213 .sdram_we_n （sdram_we_n）， //SDRAM 写有效214 .sdram_ba （sdram_ba）， //SDRAM Bank地址215 .sdram_addr （sdram_addr）， //SDRAM 行/列地址216 .sdram_data （sdram_data）， //SDRAM 数据217 .sdram_dqm （sdram_dqm） //SDRAM 数据掩码218 ）;219 220 //例化HDMI顶层模块221 hdmi_top u_hdmi_top（222 .hdmi_clk （hdmi_clk ），223 .hdmi_clk_5 （hdmi_clk_5 ），224 .rst_n （rst_n ），225 226 .rd_data （rd_data ），227 .rd_en （rd_en ）， 228 .h_disp （）， 229 .v_disp （），230 .pixel_xpos （pixel_xpos_w），231 .pixel_ypos （pixel_ypos_w），232 .video_vs （）， 233 .tmds_clk_p （tmds_clk_p ），234 .tmds_clk_n （tmds_clk_n ），235 .tmds_data_p （tmds_data_p），236 .tmds_data_n （tmds_data_n）237 ）; 238 239 endmodule FPGA顶层模块（ov5640_hdmi_img_binarization）例化了以下八个模块：时钟模块1（pll）、时钟模块2（pll_hdmi）、I2C驱动模块（i2c_dri）、I2C配置模块（i2c_ov5640_rgb565_cfg）、图像采集模块（cmos_capture_data）、图像处理模块（vip）、SDRAM控制模块（sdram_top）和HDMI顶层模块（hdmi_top）。 时钟模块：时钟模块通过调用PLL IP核实现，共输出5个时钟，频率分别为100M时钟、100M偏移-75度时钟、50M时钟、71Mhz时钟和355M时钟（HDMI像素时钟的5倍频）。其中pll 产生了50M时钟、100M时钟和100M偏移-75度时钟，pll_hdmi 产生了71Mhz时钟和355M时钟，这里之所以用两个锁相环是因为HDMI所用的时钟71Mhz与SDRAM控制模块使用的100M时钟不是整数倍，使用一个锁相环不符合设计要求。100Mhz时钟作为SDRAM控制模块的驱动时钟，100M偏移-75度时钟用来输出给外部SDRAM芯片使用，50Mhz时钟作为I2C驱动模块的驱动时钟，71Mhz时钟和355M时钟（HDMI像素时钟的5倍频）负责驱动HDMI顶层模块。 I2C驱动模块（i2c_dri）：I2C驱动模块负责驱动OV5640 SCCB接口总线，用户可根据该模块提供的用户接口可以很方便的对OV5640的寄存器进行配置，该模块和“EEPROM读写实验”章节中用到的I2C驱动模块为同一个模块，有关该模块的详细介绍请大家参考“EEPROM读写实验”章节。 I2C配置模块（i2c_ov5640_rgb565_cfg）：I2C配置模块的驱动时钟是由I2C驱动模块输出的时钟提供的，这样方便了I2C驱动模块和I2C配置模块之间的数据交互。该模块寄存需要配置的寄存器地址、数据以及控制初始化的开始与结束，同时该模块输出OV5640的寄存器地址和数据以及控制I2C驱动模块开始执行的控制信号，直接连接到I2C驱动模块的用户接口，从而完成对OV5640传感器的初始化。 图像采集模块（cmos_capture_data）：摄像头采集模块在像素时钟的驱动下将传感器输出的场同步信号、行同步信号以及8位数据转换成写使能信号和16位写数据信号，完成对OV5640传感器图像的采集。OV5640和OV7725图像输出时序非常相似，有关该模块的详细介绍请大家参考“OV7725摄像头LCD显示实验”章节。 图像处理模块（vip）：对采集后的图像数据进行处理，并将处理后的数据存入SDRAM控制模块。 SDRAM控制模块（sdram_top）：SDRAM读写控制器模块负责驱动SDRAM片外存储器，缓存图像传感器输出的图像数据。有关该模块的详细介绍请大家参考“SDRAM读写测试实验”章节。 HDMI顶层模块（hdmi_top）：HDMI顶层模块负责驱动HDMI显示器的驱动信号的输出，同时为其他模块提供显示器参数、场同步信号和数据请求信号。关HDMI顶层模块的详细介绍请大家参考“OV5640摄像头HDMI显示实验”章节。 vip模块框图如下图所示：
图 52.4.2 vip模块框图 vip模块例化了RGB转YCbCr模块（rgb2ycbcr）、中值滤波模块（vip_gray_median_jilter）和二值化模块（binarization）。RGB转YCbCr模块负责将摄像头采集的RGB565格式数据到转换为YUV格式的数据。中值滤波模块负责将YUV格式的视频图像进行中值滤波后输出。二值化模块负责将中值滤波后的视频图像进行二值化处理再输出。有关RGB转YCbCr模块的详细介绍请大家参考“OV5640摄像头HDMI灰度显示实验”章节。有关中值滤波模块的详细介绍请大家参考“基于OV5640的中值滤波实验”章节。 vip模块原理图如下图所示：
图 52.4.3 vip模块原理图 如上图所示，摄像头采集到16位rgb565输入vip模块，经过“rgb2ycbcr”模块转化为8位的yuv444数据，然后在将转化后的灰度数据（img_y）作为“vip_gray_median_filter”模块的输入，对灰度进行中值滤波处理，再将中值滤波后的数据输入进二值化模块，对数据进行二值化处理，最后输出经过二值化处理后的灰度数据“monoc”。 图像处理模块负责图像数据的格式转换，代码如下：
1 module vip（2 //module clock3 input clk ， // 时钟信号4 input rst_n ， // 复位信号（低有效）5 6 //图像处理前的数据接口7 input pre_frame_vsync， 8 input pre_frame_hsync，9 input pre_frame_de ，10 input [15:0] pre_rgb ，11 input [10:0] xpos ，12 input [10:0] ypos ，13 14 //图像处理后的数据接口15 output post_frame_vsync， // 场同步信号16 output post_frame_hsync， // 行同步信号17 output post_frame_de ， // 数据输入使能18 output [15:0] post_rgb // RGB565颜色数据19 20 ）;21 22 //wire define23 wire [ 7:0] img_y;24 wire [ 7:0] post_img_y;25 wire pe_frame_vsync;26 wire pe_frame_href;27 wire pe_frame_clken;28 wire ycbcr_vsync;29 wire ycbcr_hsync;30 wire ycbcr_de;31 wire monoc;32 33 //*****************************************************34 //** main code35 //*****************************************************36 37 assign post_rgb = {
16{
monoc}};38 39 //RGB转YCbCr模块40 rgb2ycbcr u_rgb2ycbcr（41 //module clock42 .clk （clk ）， // 时钟信号43 .rst_n （rst_n ）， // 复位信号（低有效）44 //图像处理前的数据接口45 .pre_frame_vsync （pre_frame_vsync）， // vsync信号46 .pre_frame_hsync （pre_frame_hsync）， // href信号47 .pre_frame_de （pre_frame_de ）， // data enable信号48 .img_red （pre_rgb[15:11] ），49 .img_green （pre_rgb[10:5 ] ），50 .img_blue （pre_rgb[ 4:0 ] ），51 //图像处理后的数据接口52 .post_frame_vsync（pe_frame_vsync）， // vsync信号53 .post_frame_hsync（pe_frame_href）， // href信号54 .post_frame_de （pe_frame_clken）， // data enable信号55 .img_y （img_y）， //灰度数据56 .img_cb （），57 .img_cr （）58 ）;59 60 //灰度图中值滤波61 vip_gray_median_filter u_vip_gray_median_filter（62 .clk （clk）， 63 .rst_n （rst_n）， 64 65 //预处理图像数据66 .pe_frame_vsync （pe_frame_vsync）， // vsync信号67 .pe_frame_href （pe_frame_href）， // href信号68 .pe_frame_clken （pe_frame_clken）， // data enable信号69 .pe_img_y （img_y）， 70 71 //处理后的图像数据 72 .pos_frame_vsync （ycbcr_vsync）， // vsync信号73 .pos_frame_href （ycbcr_hsync）， // href信号74 .pos_frame_clken （ycbcr_de）， // data enable信号75 .pos_img_y （post_img_y） //中值滤波后的灰度数据76 ）;77 78 //二值化模块79 binarization u_binarization（80 .clk （clk），81 .rst_n （rst_n），82 //图像处理前的数据接口 83 .ycbcr_vsync （ycbcr_vsync），84 .ycbcr_hsync （ycbcr_hsync），85 .ycbcr_de （ycbcr_de），86 .luminance （post_img_y），87 //图像处理后的数据接口 88 .post_vsync （post_frame_vsync），89 .post_hsync （post_frame_hsync），90 .post_de （post_frame_de），91 .monoc （monoc） //二值化后的数据92 ）;93 94 endmodule代码的第37行表示对二值化后的1bit灰度数据进行位拼接，形成16bit的RGB565格式的数据输出。 代码的第40行至58行是对灰度转换模块的例化，在该模块以摄像头采集的16位RGB565红、绿、蓝三原色数据作为输入数据，通过算法实现RGB到YCbCr的转换，并输出8位灰度数据，并输出数据输出使能信号。有关RGB转YCbCr模块的详细介绍请大家参考“OV5640摄像头HDMI灰度显示实验”章节。 代码的第61行至76行是对中值滤波模块的例化，该模块负责将YUV格式的视频图像进行中值滤波后输出。有关中值滤波模块的详细介绍请大家参考“基于OV5640的中值滤波实验”章节。 代码的第83行至96行是对二值化模块的例化，该模块主要是根据设定阈值，将图像化分为黑白两种颜色。 中值滤波模块和灰度转换模块在前面的章节已经讲解过，本次实验不在讲述。本次实验重点讲解二值化模块，下面是二值化模块的代码。
1 module binarization（2 //module clock3 input clk ， // 时钟信号4 input rst_n ， // 复位信号（低有效）5 6 //图像处理前的数据接口7 input ycbcr_vsync ， // vsync信号8 input ycbcr_hsync ， // hsync信号9 input ycbcr_de ， // data enable信号10 input [7:0] luminance ，11 12 //图像处理后的数据接口13 output post_vsync ， // vsync信号14 output post_hsync ， // hsync信号15 output post_de ， // data enable信号16 output reg monoc // monochrome（1=白，0=黑）17 ）;18 19 //reg define20 reg ycbcr_vsync_d;21 reg ycbcr_hsync_d;22 reg ycbcr_de_d ;23 24 //*****************************************************25 //** main code26 //*****************************************************27 28 assign post_vsync = ycbcr_vsync_d ;29 assign post_hsync = ycbcr_hsync_d ;30 assign post_de = ycbcr_de_d ;31 32 //二值化33 always @（posedge clk or negedge rst_n） begin34 if（!rst_n）35 monoc <= 1'b0;36 else if（luminance > 8'd64） //阈值37 monoc <= 1'b1;38 else39 monoc <= 1'b0;40 end41 42 //延时1拍以同步时钟信号43 always@（posedge clk or negedge rst_n） begin44 if（!rst_n） begin45 ycbcr_vsync_d <= 1'd0;46 ycbcr_hsync_d <= 1'd0;47 ycbcr_de_d <= 1'd0;48 end49 else begin50 ycbcr_vsync_d <= ycbcr_vsync;51 ycbcr_hsync_d <= ycbcr_hsync;52 ycbcr_de_d <= ycbcr_de ;53 end54 end55 56 endmodule 二值化的主要原理就是，给出一个设定的阈值，将灰度值与该阈值比较，若灰度值大于该阈值则monoc为1，若小于阈值，则monoc为0，如代码第33到40行。理论上阈值可以是0到255中的任意值，但阈值过大，会提取多余的部分；而阈值过小，又会丢失所需的部分，因此阈值选取就是一个很重要的步骤。 在代码第43到54行，通过寄存操作对gray_vsync、gray_clken等信号作了一个时钟周期的延迟。这是因为在进行二值判定时消耗了一个时钟，因此相应的同步信号也要延迟一个时钟周期，以实现与数据的同步。 53.5 下载验证 编译完工程之后就可以开始下载程序了。将OV5640摄像头模块插在新起点开发板的“OLED/CAMERA”插座上，并将HDMI电缆一端连接到开发板上的HDMI插座、另一端连接到显示器。将下载器一端连电脑，另一端与开发板上的JTAG端口连接，连接电源线并打开电源开关。接下来我们下载程序，下载完成后观察HDMI显示器显示的二值化后的图案。如下图所示：
图 52.5.1HDMI实时显示二值化图像