机载图形加速引擎关键技术研究

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1、中图分类号：TP391论文编号：102870315-S030学科分类号：080402硕士学位论文机载图形加速引擎关键技术研究研究生姓名王文栋学科、专业测试计量技术及仪器研究方向计算机及网络化测控技术指导教师李开宇副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一五年三月INanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonessentialtechniqueofairplanegraphicprocess

2、ingunitAThesisinInstrumentationScienceandTechnologybyWangWendongAdvisedbyProf.LiKaiyuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015II南京航空航天大学硕士学位论文承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为

3、获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：III机载图形加速引擎关键技术研究摘要机载综合显示系统是综合航空电子系统的重要组成，机载图形加速引擎作为机载综合显示系统的核心部件，是航空电子技术的一个研究热点。本论文分析机载显示系统实际需求及国内现有典型系统架构，根据机载显示系统的不同功能需求分别设计了两套基于单片FPGA的机载图形加速引擎，即图形生成加

4、速引擎和图形抠取及视频混合加速引擎。本论文根据机载显示系统实际需求提出不同机载图形加速引擎的性能指标，并结合FPGA的控制、计算特点，设计了两套机载图形加速引擎的硬件架构及FPGA内部模块构成，研究了机载图形加速引擎的工作原理。本论文重点研究了各类图形的生成算法及视频画面的处理机制，并设计了适合FPGA的实现方式，研究并实现了各类基于FPGA的图形生成算法和反走样算法以及机载综合显示画面的硬件加速算法；论文解析了不同格式的视频信号，设计了多路视频混合的实现方案，研究了几何图形轮廓线抠取算法，针对前景视频和背景视频分辨率和帧率不同的情况，对背景视频PA

5、L信号的实时画面拉伸算法进行了研究，论文在实现视频混合时，实现了前景图形边界动态反走样算法，较好的优化了视频混合后画面的显示效果，在实际的算法实现中，通过引入大量流水线和并行处理方法，保证了整个处理过程的实时性和连续性。本论文设计的两套机载图形加速引擎已通过了实际运行和测试，完全满足设计时提出的性能指标，目前已进入到产品的试运行阶段。在本论文研究的基础上，以FPGA为平台，可研发国产机载图形加速引擎的专用芯片。关键词：图形生成，反走样，图形抠取，视频混合，硬件加速，现场可编程门阵列IV南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTAirbornegra

6、phicprocessingunitisthecorecomponentofintegrateddisplaysystemwhichisanimportantpartofavionicssystem.Accordingtothedemandofairbornedisplaysystem,graphicgeneratorunitandvideomixingunithasbeendesignedonFPGAinthispapertomeetthedifferentoccasiononaircraft.Differentperformanceindexes

7、havebeenputforwardcorrespondingtodifferentdisplayneeds.Hardwarearchitectureandworkingprincipleofairbornegraphicprocessingunithavebeenexpounded,andalsotheinternalmoduledivisioninFPGA.Thispaperfocusesontheprocessingmechanismofgraphicandvideo,andputsforwardtheimplementationmethodo

8、nFPGA.Graphicgeneratorunitfocusesonthegenerationandant