基于FPGA的视频缩放的设计与实现

发布时间：2017-12-25 23:04

  本文关键词：基于FPGA的视频缩放的设计与实现　出处：《江苏大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：数字视频具有数据量大、对响应时间要求高等特点。对于数字视频的处理是数字视频领域的关键问题。如果视频处理仅仅依靠软件算法来实现,那么对软件和CPU的计算能力都有较高的要求。而用硬件方法来实现,在速度和效果上都优于前者,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)根据其自身特点,很适合应用于视频图像处理领域。本文所研究的内容主要针对的是拍摄片场内容制作过程中摄像机拍摄到的视频信号的分辨率与显示器的分辨率不一致的问题,同时,还可以解决拍摄视频时将视频画面进行放大监看的问题。在拍摄片场,通常摄像机上搭载一台小型监视器,导演监看时使用一台大尺寸技监级监视器。由于摄像机的型号各异,拍摄到的视频图像分辨率有所不同。显示器也同样如此,由于型号不同,屏幕分辨率也有不同。因此通过以FPGA为设计平台来完成视频图像的处理,以满足视频图像处理的需求。本文在研究了传统插值算法的基础上,采用MATLAB对视频图像缩放算法进行仿真。在权衡了芯片的硬件资源和几种插值算法的实现效果后,选取了一种能够用硬件描述语言来进行算法实现的插值算法来对该系统进行设计和实现。本系统可实现的两种功能为视频制式的转换和视频画面的放大,设计时采用模块化思想,将整个系统划分为几个模块:色彩转换模块、裁剪和字符生成模块、I2C配置模块、DDR3帧缓存模块、缩放模块、视频制式生成模块和时钟模块。其中缩放模块包含提取模块和系数生成模块。系统使用硬件描述语言Verilog HDL和专用的IP核对每个模块进行设计并实现其各自的功能,并通过Modelsim进行功能仿真验证其逻辑正确性,最后进行布局布线、Chipscope在线逻辑分析、时序约束以及板级验证。整个系统是以ISE Design Suite 14.4为开发环境,采用Xilinx公司生产的Spartan6系列FPGA芯片XC6SLX45T为设计平台,该芯片具有容量大、成本低的特点。最终的测试结果是通过OSD菜单的调节,可以实现几种视频制式之间的相互转换以及任意视频制式下视频画面两种程度的放大功能,显示效果稳定、清晰,并通过48小时的高温老化实验的验证,最终没有出现异常情况,完全实现了对摄像机视频监视器的设计预期。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.41

【参考文献】

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2 黄云翔;DDR3 SDRAM控制器的设计和验证[D];华南理工大学;2012年

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4 祝长锋;基于FPGA的实时图像检测技术的研究[D];江苏大学;2008年

5 林媛;图像缩放算法研究及其FPGA实现[D];厦门大学;2006年

6 王磊;基于FPGA的嵌入式系统设计[D];哈尔滨工程大学;2006年

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本文编号：1334796