面向硬件实现的一种视频实时缩放算法-论文.pdf

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1、第37卷第3期电子器件Vo1．37No．3ChineseJournalofElectronDevicesJun．20142014年6月AHardwareImplementationOrientedAlgorithmforReal-TimeVideoScalingXUYuan，GUANZeang，ZHUMingcheng，FENGYanjun，ZHANGJianguo(1．SchoolofInformationEngineering，s^e，mUniversity，ShenzhenGuangdong518060，China；2．She

2、nzhenZhenhuaMicroelectronicsCo．，Ltd，ShenzhenGuangdong518060，China)Abstract：Tomeettherequirementsofhigh-resolutionimagescalingrateandfunction，ahardwarearchitecturefortheinterpolationalgorithmbasedonBicubicInterpolation(BI—CUBIC)wasproposedforitshighcomplexityandgoodqual

3、ity．Thesystemwasbuiltbasedontheprincipleofthealgorithmwithhighlypipelinedarchitecture，andfinallyim—plementedintheXILINXVirtexS-110TchipaftereachmodulehadbeendesignedandverifiedonXILINXsoftware．ThetestsshowthattheFPGAchipcanachieveanyarbitraryproportionscalingfunctionwi

4、thanysizepictures，andoccupylesschipresourceswhiletheprocessingcapacityisabletoreach1080pixel48framespersecond．Keywords：digitalimageprocessing；imageresizing；FPGA；BI—CUBIC；XILINXEEACC：614OCdoi：1O．3969／j．issn．1005—9490．2014．03．040面向硬件实现的一种视频实时缩放算法徐渊，关则昂，朱明程，冯雁军，张建国(1．深圳大学

5、信息工程学院，广东深圳518060；2．深圳市振华微电子有限公司，广东深圳518060)摘要：为了满足对高分辨率图像缩放处理速率和功能的要求，依据复杂度高、效果好的双立方内插值(BI—CUBIC)提出了一种面向硬件实现的插值算法，在该算法原理基础上结合高度流水线结构搭建系统架构，用XILINX软件设计验证各功能模块后将系统实现在该公司的Virtex5—110T芯片上。测试证明该FPGA芯片能够实现对任意比例尺寸图像的任意比例缩放功能，占用较少芯片资源同时处理能力达到1080pixel每秒48帧。关键词：数字图像处理；图像缩放；FPG

6、A；双立方内插值；XILINX中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1005—9490(2014)03—0565—05最近邻插值、双线性插值和双立方内插值是3面向硬件方式实现双立方内插值算法，并对FPGA种常见的插值算法【1-2]。最邻近插值是最快的一种设计进行资源优化，系统具有处理高分辨率图像算法，空间代价小。文献[3—4]分别介绍了双线性处理能力、高度实时性和强大运算能力等特点。插值和混合插值，后者是前者的改进算法，在保持图1双立方内插值原理像细节和清晰度上优于双线性插值。双立方内插值_5不仅考虑了相邻l6个像素点的灰度

7、值对插值利用双立方内插值算法得到最终插值点需要取点的影响，同时还有相邻像素点间灰度变化率，所以得该插值点在其二维空间上的16个相邻像素点，并该算法的计算量大、精度高，且能保持图像边缘细经过两阶插值计算得到，两阶插值分别是垂直方向节，插值效果好。现有部分设计基于FPGA实插值和水平方向插值。现定标器系统，固定缩放倍率j。该类应用对图像1．1插值因子质量要求不高，综合经济实用性和应用环境约束等插值因子作为插值系统的一个功能指标，决定考虑选用双线性插值算法J。文献[10]提出的画着整个系统的计算量。插值因子由用户需求决定并面叠加后处理算法

8、复杂度低，处理速度快，而文献作为整个硬件系统的输人参量。假如需要将测试图[11]提出一种并行插值方法。以上的处理方式都像在垂直方向上缩小为二分之一，水平方向上缩小未能够高效地处理高分辨率的图像。本文提出一种为四分之一，经过计算得到该系