基于FPGA的视频图像方向插值电路设计与实现

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1、硕士学位论文＿國（＾）國基于ＦＰＧＡ的视频图像方向插值电路设计与实现作者姓名刘宇豪指导教师姓名、职称刘帘曦教授ｗＭ企业导师姓名、职称刘洪涛高工申请学位类别工程硕士＿学校代码10701学号1511122786分类号TN79密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于FPGA的视频图像方向插值电路设计与实现作者姓名：刘宇豪领域：集成电路工程学位类别：工程硕士指导教师姓名、职称：刘帘曦教授企业导师姓名、职称：刘洪涛高工学院：微电子学院提交日期：2018年4月Designandimplementationo

2、fvideoimageDirectionalinterpolationcircuitbasedonFPGAAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByYuhaoLiuSupervisor:LianxiLiuTitle:ProfessorSupervisor:HongtaoLiuTitle:SeniorEngineerApril2018西安电子科技大学

3、学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处一，本人承担切法律责任。本人签名：刘岁蒼Ｃ曰期：如（“竹西安电子科技大学关于论文使

4、用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，ｇ卩：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研宄成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名糾炉篆：免曰期－：糾“叫日期：＞１，心令摘要摘要在实际生活中，人类获得的信息中80

5、%是以图像为载体的。作为图像处理技术中最常用的放大技术，图像插值放大技术一直以来都是研究热点。通过图像放大处理技术可获得更直观、更准确和更高分辨率的图像。伴随着集成电路技术高速发展，新型的现场可编程门阵列技术为数字图像处理提供了一种更为方便，快捷的解决方案。得益于FPGA芯片强大的并行处理能力，以及其可重复编程、可定制等特点，使得在数字图像处理技术上又多了一种灵活、高效的选择。本文首先对几种常见的插值算法进行了阐述，在此基础上，提出了一种新型插值算法，即自适应方向插值算法，并且详细介绍了其插值方式和计算原理。通过MATLAB软件仿

6、真对比了几种传统的图像插值方法与自适应方向插值算法的优劣，从主观评价和客观评价两个方面对结果进行讨论，通过比较发现自适应方向插值算法在处理细节丰富、包含长边缘的图像时效果较好。验证了自适应方向插值算法比传统的几种插值算法在图像处理方面有明显的优势。最后，本文在以Xilinx公司的Kintex-7为核心的FPGA平台上搭建了数字图像插值放大系统。采用VerilogHDL语言描述了各个模块的功能，其中子模块划分如下：视频数据釆集模块、自适应方向插值算法模块、DDR3存储控制模块、色空间转换模块、缓存读写控制模块和存储显示模块，并采用I

7、SE软件对每个子模块进行了功能仿真验证。最终给出硬件系统调试后的运行结果。经过测试验证，该系统能够对输入的480P分辨率视频信号进行实时的自适应方向插值算法处理，在输出1080P视频图像的情况下，该系统输出图像质量良好，工作稳定，验证了该系统的可行性。关键词：现场可编程门阵列，视频图像处理，自适应方向插值算法，硬件设计IABSTRACTABSTRACTIntheliving,over80%informationthathumangetsisintheformofimage.Asthemostcommonimageprocesste

8、chnology,interpolationtechnologyhasalwaysbeenahotspot.Throughimagemagnificationprocessingtechnology,imagecanbemoreintuitive,