基于FPGA的視頻展示臺(tái)貝爾圖像插值模塊設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，視頻展示臺(tái)已經(jīng)越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用到人們的日常工作中，尤其是在一些會(huì)議、展覽以及教育教學(xué)中發(fā)揮了重要作用。它基于光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，能夠?qū)⒖墒疚募?、?shí)物、過(guò)程等信息轉(zhuǎn)換為視頻信號(hào)輸出在投影儀等一些顯示設(shè)備上。在視頻展示臺(tái)的圖像采集部分，由圖像傳感器采集得到的原始圖像是基于貝爾(bayer)模板的，圖像信息丟失嚴(yán)重，而根據(jù)客戶需要在圖像顯示部分則要輸出多種格式的圖像信號(hào)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多種功能，因此必須將圖像丟失的信息恢復(fù)出來(lái)。在目前的

2、視頻展示臺(tái)設(shè)計(jì)中這一過(guò)程都是利用專用的DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，不僅成本高，芯片的核心算法都掌握在一些發(fā)達(dá)國(guó)家手里，而且對(duì)視頻展示臺(tái)特定的應(yīng)用場(chǎng)合，算法并不能完全滿足應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)一些好的算法并將這些算法在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)制成專用IC芯片，對(duì)于視頻展示臺(tái)生產(chǎn)商具有重要意義和商業(yè)價(jià)值。
　　 本文采用CMOS圖像傳感器來(lái)采集圖像信號(hào)，在FPGA平臺(tái)上對(duì)其輸出的貝爾圖像信號(hào)根據(jù)梯度相關(guān)性算法進(jìn)行處理，并將插值后的圖像在數(shù)字顯示設(shè)備上輸出，完

3、成了基于FPGA的視頻展示臺(tái)貝爾圖像插值模塊的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)有三大特點(diǎn):其一，F(xiàn)PGA控制中心通過(guò)I2C總線初始化并控制CMOS輸出貝爾圖像，插值后的圖像采用分辨率為1280×1024/60幀的DVI接口輸出，滿足高分辨率輸出的要求。其二，通過(guò)本文的插值算法，重構(gòu)圖像質(zhì)量有了明顯提高，且算法復(fù)雜度沒(méi)有像傳統(tǒng)迭代法和非迭代法那樣涉及到復(fù)雜的矩陣運(yùn)算和非線性操作，易于實(shí)現(xiàn)。其三，在重構(gòu)圖像后端，還設(shè)計(jì)了圖像存儲(chǔ)模塊，用戶可以將希望保存的圖像存

4、儲(chǔ)下來(lái)，用于分析等操作。圖像傳感器用的是美光公司130萬(wàn)像素的MT9D111 CMOS圖像傳感器，F(xiàn)PGA采用的是Xilinx公司的virtex-5系列芯片。
　　 本系統(tǒng)主要由四部分組成:貝爾圖像采集模塊、圖像插值模塊、圖像輸出模塊和圖像存儲(chǔ)模塊。通過(guò)I2C總線對(duì)圖像傳感器進(jìn)行初始化，按照本系統(tǒng)的要求設(shè)置圖像傳感器的工作模式寄存器值為bypass模式時(shí)輸出貝爾圖像;圖像輸出接口是DVI接口。借助Xilinx公司的ISE10.1