论文部分内容阅读
随着数码技术的不断发展,数字图像处理的应用领域不断扩大,其实时处理技术成为研究的热点。VLSI技术的迅猛发展为数字图像实时处理技术提供了硬件基础。其中FPGA(现场可编程门阵列)的特点使其非常适用于进行一些基于像素级的图像处理。传统的图像显示系统必须连接到PC才能观察图像视频,存在着高速实时性、稳定性问题。本设计脱离高清晰工业相机必须与PC连接才可以观看到高清晰图像的束缚,实现系统的小型化。针对130万像素彩色1/2英寸镁光CMOS图像传感器,提出用硬件实现Bayer格式到RGB格式转换的设计方案,完成由黑白图像到高清彩色图像的转换,用SDRAM作缓存,输出标准VGA信号,可直接连接VGA显示器、投影仪等设备进行实时的视频图像观看,与模拟相机740X576分辨率(480线)图像相比,设计图像画质相当于1280X1024分辨率(750线),最高帧率25fps,整个结构应用FPGA作为主控制器,用少量的缓存代替传统的大容量存储,加快了运算速率,减小了电路规模,满足图像实时处理的要求,使展现出来的视频图像得到质的飞跃。可以广泛应用于工业控制和远程监控等领域。论文研究的重点是采用altera公司EP2C芯片前端驱动CMOS图像传感器,实时采集Bayer图像象素,分析研究CFA图像插值算法,实现了基于FPGA的实时线性插值算法,能够对输入是每像素8bit、分辨率为1280×1204的Bayer模式图像数据进行实时重构,输出彩色RGB图像。由端口FIFO作为数据缓冲,存储一帧图像到高速SDRAM,构建VGA显示控制器,实现对输入是每像素24bit(RGB101010)、分辨率为640x480、帧频25HZ彩色图像进行实时显示。整个模块结构包括电源模块单元等、CMOS成像单元、FPGA数据处理单元、SDRAM控制单元、VGA显示接口单元。最后,对系统进行了调试。经实验验证,系统达到了实时性,能正确和可靠的工作。整个设计模块能够满足高帧率和高清晰的实时图像处理,占用系统资源很少,用较少的时间完成了图像数据的转换,提高了效率。