基于FPGA的图像一维FFT变换IFFT逆变换verilog实现,包含tb测试文件和MATLAB辅助验证

简介: ```markdown## FPGA 仿真与 MATLAB 显示- 图像处理的 FFT/IFFT FPGA 实现在 Vivado 2019.2 中仿真,结果通过 MATLAB 2022a 展示- 核心代码片段:`Ddddddddddddddd`- 理论:FPGA 实现的一维 FFT/IFFT,加速数字信号处理,适用于高计算需求的图像应用,如压缩、滤波和识别```

1.算法运行效果图预览
fpga仿真结果
image.png

matlab调用FPGA的仿真结果进行图像显示

image.png

2.算法运行软件版本
vivado2019.2

matlab2022a

3.部分核心程序

```module test_image;
//图片大小
parameter RR=256;
parameter CC=256;

reg i_clk;
reg i_rst;

reg i_image_en;
reg[7:0] i_image;

wire o_en_1dfft;
wire o_last_1dfft;
wire[19:0] o_image_R1dfft;
wire[19:0] o_image_I1dfft;

Image_1Dfft Image_1Dfft_u(
.i_clk (i_clk),
.i_rst (i_rst),
.i_image_en (i_image_en),
.i_image (i_image),

     .o_en_1dfft              (o_en_1dfft),
     .o_last_1dfft            (o_last_1dfft),
     .o_image_R1dfft        (o_image_R1dfft), 
     .o_image_I1dfft        (o_image_I1dfft) 
     );        

wire o_en_1difft;
wire[7:0] o_image_ifft;

Image_1Difft Image_1Difft_u(
.i_clk (i_clk),
.i_rst (i_rst),
.i_image_en (o_en_1dfft),
.i_Rimage (o_image_R1dfft),
.i_Iimage (o_image_I1dfft),
.o_en_1difft (o_en_1difft),
.o_image_ifft (o_image_ifft)
);

initial begin
i_clk = 1;
i_rst = 1;

1000;

i_rst = 0;
end
always #10 i_clk = ~i_clk;

//读取图片数据
integer i,j;
reg[15:0]Men_images [(RR*CC-1):0];
initial #500 $readmemh("D:/FPGA_Proj/FPGAtest/codepz/FPGA_image_input.txt", Men_images);

//将数据保存到txt,用来matlab调用
integer Ifout1;
integer fout2;
initial begin
Ifout1 = $fopen("EN2.txt","w");
fout2 = $fopen("IiFFT.txt","w");
end

always @ (posedge i_clk)
begin

if(o_en_1difft)
$fwrite(Ifout1,"%d\n",o_en_1difft);
else
$fwrite(Ifout1,"%d\n",0);

if(o_en_1difft)
$fwrite(fout2,"%d\n",o_image_ifft);
else
$fwrite(fout2,"%d\n",0);

end
endmodule
0X_037m

```

4.算法理论概述
基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)实现的图像一维快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)和逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)是数字信号处理领域的重要技术,特别是在图像处理、通信和信号分析等方面有着广泛的应用。

image.png
image.png

   基于 FPGA 的一维 FFT 和 IFFT 实现,通过高效算法的硬件化,不仅大幅提高了计算速度,而且在功耗和实时性方面展现出优势,特别适合于对计算密集型和实时性要求高的图像处理应用,如图像压缩、图像滤波、图像识别等。
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