基于FPGA的視頻格式轉換系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著圖像顯示技術,特別是大屏幕高分辨率的顯示器的不斷發(fā)展,人們對視頻圖像的質(zhì)量要求越來越高。為了使原有傳統(tǒng)視頻圖像能在大屏幕顯示器上獲得最佳的顯示效果,這就需要對視頻進行相關的格式轉換。本課題就是圍繞視頻格式的相關轉換而展開的。
　　本課題主要是以分辨率為720×576、場頻為50Hz的隔行掃描的模擬視頻轉換成分辨率為1024×768、幀頻和場頻均為60Hz的逐行視頻為例,對系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)進行了研究。首先對視頻進行去隔行處理,本

2、系統(tǒng)選用的是空間插值算法中的行復制法,該算法與其它算法相比較,更易于硬件實現(xiàn)。然后是視頻的幀率提升,把隔行掃描的50Hz的場頻變換到逐行掃描的60Hz的幀頻,由于它們之間存在著幀差,又不是整數(shù)倍關系,本系統(tǒng)采用的是分段插幀法,及每五幀為一組進行線性插幀,同時進行相應的時域提升,在SRAM的配合與FPGA的控制下將50Hz的場頻轉換成60Hz的幀頻。最后是分辨率的轉換,本系統(tǒng)以分辨率為720×576轉換成分辨率為1024×768為例,使用

3、雙線性插值算法在適當?shù)南袼攸c之間進行相應的插值,以達到分辨率放大的目的。
　　本系統(tǒng)主要采用了Altera公司生產(chǎn)的高性能、低成本CycloneII系列FPGA芯片EP2C8F256C6來實現(xiàn)視頻格式轉換的。首先在Altera公司開發(fā)的軟件QuartusII9.0中進行各處理算法程序的編寫,然后通過JTAG端口將程序保存到外部的EEPROM里,系統(tǒng)工作時再對EEPROM中的程序進行調(diào)用。與以往視頻格式轉換系統(tǒng)相比,這種方案可以應對

4、不同的視頻格式進行相應參數(shù)修改,同時,還可以很方便地對程序算法進行更改。
　　本系統(tǒng)實現(xiàn)了對SAA7111A的寄存器配置、存儲器的乒乓操作控制以及去隔行、幀頻提升、分辨率轉換等圖像處理算法。通過使用CCD圖像傳感器信號作為系統(tǒng)的視頻源信號,以產(chǎn)品商所提供的LVDS-DVI視頻轉接盒和DELL公司生產(chǎn)的LCD顯示器來驗證了視頻格式轉換系統(tǒng)的功能與工作狀態(tài)。測試結果表明,該系統(tǒng)的軟硬件能較好的對視頻圖像進行格式轉換,達到了設計的預期目