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前言
局部二值化较全局二值化难，我们将在此实现Python与FPGA的局部二值化处理。
一、局部二值化
局部二值化就是使用一个窗口，在图像上进行扫描，每扫出9个像素求平均，再和阈值进行比较。如果9个像素的平均值大与等于阈值，就将窗口中心对应的图像像素设置为255，否则就设置为0。
二、Python局部二值化
以下虽然是局部二值化处理，但是在此基础上，增加了阈值乘以一个ratio小数，可以调整阈值，实现局部阈值二值化处理。
c
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
img = plt.imread("lenna.png")
gray = 0.299 * img[:, :, 0] + 0.587 * img[:, :, 1] + 0.114 * img[:, :, 2]
gray = gray * 255#图像是[0-1]--->[0-255]
def local_threshold(gray, ratio, threshold, size=3):
h, w = gray.shape
m = int((size - 1) / 2)
local_image = np.zeros((h, w))
for i in range(m, h - m):
for j in range(m, w - m):
value = np.floor((np.sum(gray[i - m: i + m + 1, j - m: j + m + 1]) / (size ** 2)) * ratio)
if(value <= threshold):
local_image[i, j] = 0
else:
local_image[i, j] = 255
return local_image.astype(np.uint8)
local_image = local_threshold(gray, 0.9, 128, 3)
fig = plt.figure(figsize=(8, 8))
ax = fig.add_subplot(1, 2, 1)
ax.set_title("gray image")
ax.set_xlabel("width")
ax.set_ylabel("height")
plt.imshow(gray, cmap="gray")
ax = fig.add_subplot(1, 2, 2)
ax.set_title("local image")
ax.set_xlabel("width")
ax.set_ylabel("height")
plt.imshow(local_image, cmap="gray")
三、FPGA局部二值化
c
module ycbcr2binary_local
(
input wire vga_clk ,//vga时钟
input wire sys_rst_n ,//复位信号
input wire [7:0] y_data ,//灰度处理的图像像素
input wire rgb_valid ,//vga显示有效区域
output wire [15:0] binary_data //二值化像素
);
//shift ram
wire [7:0] data_row1 ;
wire [7:0] data_row2 ;
wire [7:0] data_row3 ;
//3*3像素数据
reg [7:0] p11 ;
reg [7:0] p12 ;
reg [7:0] p13 ;
reg [7:0] p21 ;
reg [7:0] p22 ;
reg [7:0] p23 ;
reg [7:0] p31 ;
reg [7:0] p32 ;
reg [7:0] p33 ;
wire [7:0] temp ;
//Y值有效信号
reg y_valid ;
assign data_row3 = y_data ;
//中值拼接565
assign temp = (p11 + p12 + p13 + p21 + p22 + p23 + p31 + p32 + p33) / 9;//9个像素平均值
assign binary_data = (temp >= 8'd128) ? 16'hffff: 16'h0000;//比较并设置像素
always@(posedge vga_clk or negedge sys_rst_n)
if(sys_rst_n == 1'b0)
y_valid <= 1'b0 ;
else
y_valid <= rgb_valid ;
always@(posedge vga_clk or negedge sys_rst_n)
if(sys_rst_n == 1'b0)
begin
{p11,p12,p13} <= 24'd0 ;
{p21,p22,p23} <= 24'd0 ;
{p31,p32,p33} <= 24'd0 ;
end
else if(y_valid == 1'b1)
begin
{p11,p12,p13} <= {p12,p13,data_row1} ;
{p21,p22,p23} <= {p22,p23,data_row2} ;
{p31,p32,p33} <= {p32,p33,data_row3} ;
end
else
begin
{p11,p12,p13} <= 24'd0 ;
{p21,p22,p23} <= 24'd0 ;
{p31,p32,p33} <= 24'd0 ;
end
//移位寄存器
shift_ram_gen shift_ram_gen_inst
(
.clock (vga_clk ),
.shiftin (data_row3 ),
.shiftout ( ),
.taps0x (data_row2 ),
.taps1x (data_row1 )
);
endmodule
在FPGA中，小编没有将阈值乘上一个小数，如果要和Python实现一致，你也可以尝试加上。
总结
图像二值化也就告一段落，二值化比较基础，下一章节聊聊sobel边缘检测。还是一样，sobel是谁不重要，重要的是要用他去完成sobel检测。敬请期待。