В этом примере показано, как сгенерировать HDL-код из проекта MATLAB ®, который реализует алгоритм формирования изображений с высокой динамической областью значений.
High Dynamic Range Imaging (HDRI или HDR) - это набор методов, используемых в визуализации и фотографии, чтобы обеспечить больший динамический область значений между самыми легкими и самыми темными областями изображения, чем современные стандартные методы цифровой визуализации или фотографические методы. Изображения HDR могут более точно представлять область значений уровней интенсивности, обнаруженных в реальных сценах, от прямого солнечного света до слабого звездного света, и часто фиксируются с помощью множества по-разному открытых изображений одного и того же предмета.
design_name = 'mlhdlc_hdr'; testbench_name = 'mlhdlc_hdr_tb';
Рассмотрим проект MATLAB
dbtype(design_name);
1 function [valid_out, x_out, y_out, ... 2 HDR1, HDR2, HDR3] = mlhdlc_hdr(YShort1, YShort2, YShort3, ... 3 YLong1, YLong2, YLong3, ... 4 plot_y_short_in, plot_y_long_in, ... 5 valid_in, x, y) 6 % 7 8 % Copyright 2013-2015 The MathWorks, Inc. 9 10 % This design implements a high dynamic range imaging algorithm. 11 12 plot_y_short = plot_y_short_in; 13 plot_y_long = plot_y_long_in; 14 15 %% Apply Lum(Y) channels LUTs 16 y_short = plot_y_short(uint8(YShort1)+1); 17 y_long = plot_y_long(uint8(YLong1)+1); 18 19 y_HDR = (y_short+y_long); 20 21 %% Create HDR Chorm channels 22 % HDR per color 23 24 HDR1 = y_HDR * 2^-8; 25 HDR2 = (YShort2+YLong2) * 2^-1; 26 HDR3 = (YShort3+YLong3) * 2^-1; 27 28 %% Pass on valid signal and pixel location 29 30 valid_out = valid_in; 31 x_out = x; 32 y_out = y; 33 34 end
dbtype(testbench_name);
1 2 % 3 4 % Copyright 2013-2015 The MathWorks, Inc. 5 6 % Clean screen and memory 7 close all 8 clear mlhdlc_hdr 9 set(0,'DefaultFigureWindowStyle','docked') 10 11 12 %% Read the two exposed images 13 14 short = imread('mlhdlc_hdr_short.tif'); 15 long = imread('mlhdlc_hdr_long.tif'); 16 17 % define HDR output variable 18 HDR = zeros(size(short)); 19 [height, width, color] = size(HDR); 20 21 figure('Name', [mfilename, '_plot']); 22 subplot(1,3,1); 23 imshow(short, 'InitialMagnification','fit'), title('short'); 24 25 subplot(1,3,2); 26 imshow(long, 'InitialMagnification','fit'), title('long'); 27 28 29 %% Create the Lum(Y) channels LUTs 30 % Pre-process 31 % Luminance short LUT 32 ShortLut.x = [0 16 45 96 255]; 33 ShortLut.y = [0 20 38 58 115]; 34 35 % Luminance long LUT 36 LongLut.x = [ 0 255]; 37 LongLut.y = [ 0 140]; 38 39 % Take the same points to plot the joined Lum LUT 40 plot_x = 0:1:255; 41 plot_y_short = interp1(ShortLut.x,ShortLut.y,plot_x); %LUT short 42 plot_y_long = interp1(LongLut.x,LongLut.y,plot_x); %LUT long 43 44 %subplot(4,1,3); 45 %plot(plot_x, plot_y_short, plot_x, plot_y_long, plot_x, (plot_y_long+plot_y_short)), grid on; 46 47 48 %% Create the HDR Lum channel 49 % The HDR algorithm 50 % read the Y channels 51 52 YIQ_short = rgb2ntsc(short); 53 YIQ_long = rgb2ntsc(long); 54 55 %% Stream image through HDR algorithm 56 57 for x=1:width 58 for y=1:height 59 YShort1 = round(YIQ_short(y,x,1)*255); %input short 60 YLong1 = round(YIQ_long(y,x,1)*255); %input long 61 62 YShort2 = YIQ_short(y,x,2); %input short 63 YLong2 = YIQ_long(y,x,2); %input long 64 65 YShort3 = YIQ_short(y,x,3); %input short 66 YLong3 = YIQ_long(y,x,3); %input long 67 68 valid_in = 1; 69 70 [valid_out, x_out, y_out, HDR1, HDR2, HDR3] = mlhdlc_hdr(YShort1, YShort2, YShort3, YLong1, YLong2, YLong3, plot_y_short, plot_y_long, valid_in, x, y); 71 72 % use x and y to reconstruct image 73 if valid_out == 1 74 HDR(y_out,x_out,1) = HDR1; 75 HDR(y_out,x_out,2) = HDR2; 76 HDR(y_out,x_out,3) = HDR3; 77 end 78 end 79 end 80 81 %% plot HDR 82 HDR_rgb = ntsc2rgb(HDR); 83 subplot(1,3,3); 84 imshow(HDR_rgb, 'InitialMagnification','fit'), title('hdr ');
Всегда рекомендуется моделировать проект с помощью тестбенча перед генерацией кода, чтобы убедиться, что нет ошибок во время выполнения.
mlhdlc_hdr_tb
Выполнение следующих линий копирует необходимые файлы во временную папку
mlhdlc_demo_dir = fullfile(matlabroot, 'toolbox', 'hdlcoder', 'hdlcoderdemos', 'matlabhdlcoderdemos'); mlhdlc_temp_dir = [tempdir 'mlhdlc_hdr']; % create a temporary folder and copy the MATLAB files cd(tempdir); [~, ~, ~] = rmdir(mlhdlc_temp_dir, 's'); mkdir(mlhdlc_temp_dir); cd(mlhdlc_temp_dir); % copy files to the temp dir copyfile(fullfile(mlhdlc_demo_dir, [design_name,'.m*']), mlhdlc_temp_dir); copyfile(fullfile(mlhdlc_demo_dir, [testbench_name,'.m*']), mlhdlc_temp_dir); copyfile(fullfile(mlhdlc_demo_dir, 'mlhdlc_hdr_long.tif'), mlhdlc_temp_dir); copyfile(fullfile(mlhdlc_demo_dir, 'mlhdlc_hdr_short.tif'), mlhdlc_temp_dir);
coder -hdlcoder -new mlhdlc_hdr_prj
Затем добавьте файл 'mlhdlc _ hdr.m' к проекту в качестве функции MATLAB и 'mlhdlc _ hdr _ tb.m' в качестве испытательного стенда MATLAB.
Более полное руководство по созданию и заполнению проектов MATLAB HDL Coder см. в разделе «Начало работы с MATLAB в HDL».
Этот пример показывает, чтобы использовать входы pass constant.
В этом проекте входные параметры 'plot _ y _ short _ in' и 'plot _ y _ long _ in' являются постоянными входными параметрами. Можно задать их соответственно, изменив входные типы как 'constant (double (1x256))'
'график _ y _ short _ in' и 'plot _ y _ short _ in' являются входами LUT. Они постоянно складываются как двойные входы в проект. Вы не увидите объявления портов для этих двух входных параметров в сгенерированном HDL-коде.
Обратите внимание, что внутри проекта 'mlhdlc _ hdr.m' эти переменные переназначены так, что они будут правильно преобразованы с фиксированной точкой. Это не обязательно, если они чисто используются как константы для определения размеров переменных для примера, а не для части логики.
Запустите HDL Advisor и щелкните правой нажатие кнопки по шагу 'Генерация Кода' и выберите опцию 'Run to selected task', чтобы запустить все шаги от начала до генерации HDL-кода.
Следующий скрипт преобразует проект в фиксированную точку и генерирует HDL-код с испытательным стендом.
exArgs = {0,0,0,0,0,0,coder.Constant(ones(1,256)),coder.Constant(ones(1,256)),0,0,0}; fc = coder.config('fixpt'); fc.TestBenchName = 'mlhdlc_hdr_tb'; hc = coder.config('hdl'); hc.GenerateHDLTestBench = true; hc.SimulationIterationLimit = 1000; % Limit number of testbench points codegen -float2fixed fc -config hc -args exArgs mlhdlc_hdr
Исследуйте сгенерированный HDL-код, нажав на гиперссылки в Генерацию кода Журнала окне.
Для очистки временной папки проекта можно запустить следующие команды.
mlhdlc_demo_dir = fullfile(matlabroot, 'toolbox', 'hdlcoder', 'hdlcoderdemos', 'matlabhdlcoderdemos'); mlhdlc_temp_dir = [tempdir 'mlhdlc_hdr']; clear mex; cd (mlhdlc_demo_dir); rmdir(mlhdlc_temp_dir, 's');