在影像處理領域，影像平移是一種基本的幾何變換操作，它能夠將影像中的所有畫素在二維平面上按照指定的方向和距離進行移動。這種操作不改變影像的形狀或大小，但會顯著影響影像在座標系中的位置。隨著FPGA（現場可程式設計門陣列）技術的快速發展，將影像平移演算法部署到FPGA上已成為提高影像處理速度和效率的重要手段。本文將詳細介紹FPGA影像處理中的影像平移技術，並給出具體的程式碼實現。
影像平移的基本原理
影像平移的基本原理是計算每個畫素點的移動向量，並將這些畫素按照指定的方向和距離進行移動。平移向量包括水平和垂直兩個分量，分別表示在x軸和y軸上的移動距離。設影像上某點的原始座標為(x0, y0)，水平平移量為Tx，垂直平移量為Ty，則平移後的新座標(x1, y1)可以透過以下公式計算得出：
x1=x0+Tx
y1=y0+Ty
在FPGA上實現影像平移時，需要構建新的座標數值對應關係，即將每個畫素的座標加上相應的平移量。同時，還需要處理平移後可能出現的座標越界問題，如將超出影像邊界的畫素值設定為0或特定值。
FPGA實現影像平移的步驟
1. 確定平移引數
首先，需要確定影像平移的水平和垂直平移量（Tx和Ty）。這些引數可以透過軟體設定或外部輸入裝置獲得。
2. 讀取原始影像
將原始影像資料從儲存介質（如DDR、SRAM等）讀取到FPGA的快取中。在FPGA中，影像資料通常以二維陣列的形式儲存，每個畫素的顏色值由多個顏色通道（如RGB）組成。
3. 平移演算法實現
根據平移引數，編寫FPGA程式碼來實現影像平移。這通常涉及到畫素座標的計算和畫素值的重新排列。
4. 處理邊界條件
對於平移後超出影像邊界的畫素，需要採取適當的處理措施，如將其值設定為0或特定值，或者透過擴充套件影像邊界來包含這些畫素。
5. 儲存或顯示平移後的影像
將平移後的影像資料儲存回儲存介質或傳送到顯示裝置上進行顯示。
程式碼實現
以下是一個簡化的FPGA影像平移演算法的Verilog程式碼示例。請注意，由於FPGA程式設計的複雜性和特定性，這裡的程式碼主要是為了說明原理，並不包含完整的硬體描述。
verilog
module image_translation(
input clk, // 時鐘訊號
input rst_n, // 復位訊號
input [7:0] image_in[1024*600],// 假設原始影像為1024x600，每個畫素8位
input [15:0] tx, ty, // 水平和垂直平移量
output reg [7:0] image_out[1024*600] // 平移後的影像輸出
);
// 簡化處理，不考慮座標越界和記憶體管理
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if (!rst_n) begin
// 復位操作
for (int i = 0; i < 1024*600; i++) begin
image_out[i] <= 8'h00;
end
end else begin
// 平移操作
for (int y = 0; y < 600; y++) begin
for (int x = 0; x < 1024; x++) begin
int new_x = x + tx;
int new_y = y + ty;
// 處理座標越界（這裡簡單處理為丟棄）
if (new_x >= 0 && new_x < 1024 && new_y >= 0 && new_y < 600) begin
image_out[new_y * 1024 + new_x] <= image_in[y * 1024 + x];
end
// 注意：超出邊界的畫素未賦值，預設為0（由復位操作設定）
end
end
end
end
endmodule
注意事項
座標越界：上述程式碼採用了一種簡單的處理方式，即丟棄超出邊界的畫素。在實際應用中，可能需要更復雜的處理策略，如擴充套件影像邊界或進行插值計算。
記憶體管理：FPGA的記憶體資源有限，需要合理管理記憶體以儲存原始影像和平移後的