基于FPGA的数字图像实时放大设计

《基于FPGA的数字图像实时放大设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于!"#$的数字图像实时放大设计王岳环彭晓（华中科技大学图像识别与人工智能研究所图像信息处理与智能控制国家教育部重点实验室，武汉40""64）摘要文章设计并实现了基于*(+,的双线性插值放大，设计中针对硬件实现，对算法的并行计算结构进行了优化。实验表明应用该方法插值计算结构简单，计算误差小，精度与软件实现相当，可实现变倍率的实时视频图像放大。关键词*(+,双线性插值图像放大文章编号&""!/%00&/（!""#）"%/"&"%/"0文献标识码,中图分类号E(0&&%&’!"#$()*+’,-’+./012-./.3*456*/’7’*4(3.6’804*9/’6’03:*0/;<’&<*0"

2、’0/=.*1（FGH8D8I89JK:(;889:G@9LKMGD8DKG;GN,:8DJDLD;7FG8977DM9GL9，O8;899QR;CJK:FP;M9(:KL9HHDGM;GNFG8977DM9G8’KG8:K7，SI;TUKGM)GDV$KJOLD$;GNE9LU$，WIU;G40""64）$)+39*>3：FG8UDHX;X9:，8U9N9HDMG;GN:9;7DT;8DKGKJCD7DG9;:DG89:XK7;8DKG9G7;:M9P9G8C;H9NKG*(+,;:9X:KXKH9N$EU9H8:IL8I:9KJ8U9;7MK:D8U

3、PDHX;:;7797DT9N;GNKX8DPDT9N;LLK:NDGM8K8U9LU;:;L89:DH8DLHKJ:9;7DT;8DKGKJU;:NY;:9LD:LID8$

4、(+,，CD7DG9;:DG89:XK7;8DKG，DP;M99G7;:M9P9G8&引言数字图像处理的对象涉及到社会生活的许多领域，图像放大（图像插值）作为数字图像处理中的基本操作，在图像显示、传输（通讯）、图像分析以及动画制作、电影合成乃至工业生产均有着相当广泛的应用。常用的图像插值算法中最近邻插值放大实现最为简单，处理速度快，但是它只是把原始象素简单的复制到其邻域内，随着放大倍数的增加，放大图像就会出现明显的方块或锯齿，不图&双线性插值算法原理示意图能很好地保留原始图像的边缘信息。使用双线性插值（一阶插值）就能够较好地消除锯齿，保留原始图像的边缘信息，放大后!$%"+!""3$%1!&"

5、/!""2（&）的图像较平滑，有较好的视觉效果。!$%&+!"&3$%1!&&/!"&2（!）软件是实现双线性插值算法的一个主要途径，但是软件实!$%&%+!$%"3&%1!$%&/!$%"2（0）现会占用很多的’()时间，不利于系统的实时处理。随着-$%1!&"/!""23&%1!"&/!""23$%&’1!&&3!""/!"&/!&"23!""（4）*(+,的出现，应用*(+,可以灵活实现复杂的电路功能，从算法公式等价于：而为用硬件实现双线性插值算法创造了条件。!"&%-!""3&’1!"&/!""2（#）!&&’-!"&3&’1!&&/!&"2（5）!双线性插值算法放大原理及优化设计!$

6、%&%+!"&%3$%1!&&%/!"&%2（6）!$&双线性插值算法放大原理!$!基于*(+,设计的优化处理如图&所示，已知!""、!"&、!&"、!&&为平面（"#）图像内相邻四该系统使用,789:;公司的,’<=&>系列的<(&>#"?’!"%1!2点的灰度值，（$%，&’表示插值点在"轴和#轴上的坐标，%-&.芯片进行双线性插值算法设计，它的典型门数约有#""""门，()&，’-&.(/&设计中(取!*，*-&，!，0⋯），双线性插值算法1&2逻辑单元!%%"个，片内@,A容量为4"B5"CD8，要达到处理实就是根据这四个点的灰度值来计算插入中间某一点的灰度时性的要求，同时考虑到*(+

7、,硬件特点，设计中进行如下优值!。$%&’化处理：算法公式如下：（&）从双线性插值算法公式可以看出，用公式（&）、（!）、（0）基金项目：国家自然科学基金重点项目（编号：5"&0#"!"）；国家部委基金资助作者简介：王岳环，博士，副教授，研究方向：计算机视觉，图像分析，高性能计算，医学图像处理。主要研究成果：承担和参与国家自然科学基金重点项目，国防重点预研项目，省部级基金及其它横向合作项目多项，获