基于FPGA的視頻圖像放大處理系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、圖像放大作為圖像處理的一個基本操作，廣泛應(yīng)用于消費電子、醫(yī)學(xué)、遙感等領(lǐng)域的圖像處理與顯示中。盡管采用PC機的軟件處理方法可以實現(xiàn)多種多樣的圖像縮放算法，并且放大后的圖像質(zhì)量較高，但由于其實現(xiàn)的運算時間較長，并不適用于實時性要求較高的視頻圖像處理系統(tǒng)。因而利用硬件來實現(xiàn)視頻圖像的縮放已經(jīng)成為視頻圖像處理研究的一個重要課題。隨著現(xiàn)場可編程門陣列技術(shù)的突飛猛進，F(xiàn)PGA逐漸進入數(shù)字信號處理領(lǐng)域，由于其無可比擬的并行處理能力和可重構(gòu)的特點，在實

2、時圖像處理領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。
　　 本文提出了一種基于FPGA的視頻圖像放大處理系統(tǒng)的設(shè)計方案。設(shè)計中根據(jù)視頻信號的處理過程，搭建了視頻圖像處理系統(tǒng)的總體框架，并針對圖像插值算法的特點提出了算法硬件實現(xiàn)的具體方案；接下來以I2C總線控制模塊、數(shù)字視頻解碼模塊、視頻放大核心處理模塊、存儲器控制模塊以及數(shù)字視頻編碼模塊為重點，采用VHDL語言和自頂向下的設(shè)計方法對它們進行了設(shè)計和仿真驗證；最后論文提出了視頻圖像放大處理系統(tǒng)改進

3、的方向。
　　 本文設(shè)計的關(guān)鍵在于怎樣合理地進行功能模塊劃分構(gòu)建算法實現(xiàn)的硬件框架和如何將理論性的算法公式在硬件平臺上并采用VHDL語言進行行為級的描述，使模塊功能得以穩(wěn)定、有效、實時地實現(xiàn)。首先，將占用較多硬件資源的二維插值框架分解成兩步進行的一維空間插值框架，簡化系統(tǒng)的復(fù)雜程度；其次，針對雙線性算法對雙一維框架進行了細致的設(shè)計，構(gòu)造出更簡潔快速，更有針對性的算法實現(xiàn)框架；最后，將理論性的插值算法公式成功地移植到硬件平臺上。同