视频画质增强算法及其硬件实现的任务书.docx

视频画质增强算法及其硬件实现的任务书
任务书
一、背景
随着近年来人们对高质量视频的需求日益增加，视频画质增强技术成为了一个研究热点。视频画质增强技术是指通过对视频信号中的细节进行增强，从而使图像更加清晰，更加逼真。目前，视频画质增强算法已经取得了很大进展，但是这些算法都需要进行计算机处理。因此，将这些算法应用到嵌入式系统中并进行硬件实现，可以让视频画质增强技术更加实用和普及。
二、任务描述
本项目将研究一种基于FPGA的视频画质增强算法及其硬件实现。主要任务如下：
1.研究现有的视频画质增强算法，并深入浅出地分析它们的优缺点。
2.针对现有算法的不足之处，提出一种新的视频画质增强算法。该算法应能够针对低质量的视频图像，提高其画质，并且处理速度应尽可能快。
3.对该算法进行硬件实现。本项目将选用FPGA芯片作为处理器，完成整个系统的设计与实现。通过利用FPGA的并行计算能力，加速算法的运行速度，提高系统的处理效率。
4.进行系统的功能测试和性能评估。测试包括对系统的稳定性、可靠性和处理速度等进行测试和测评。性能评估则需要比较本算法与现有算法之间的优劣之处。
三、研究内容
1.视频画质增强算法：
本项目将对现有的视频画质增强算法进行调研和分析。算法研究将包括空域域滤波、频域滤波、锐化、去噪、增强对比度等方面的内容。然后针对现有算法的不足之处，提出一种新的算法，并进行性能分析。
2.系统设计与实现：
本项目将选取一种FPGA芯片，完成系统的设计和实现。系统设计将考虑到FPGA的处理能力和资源限制，采用流水设计实现多级并行，以达到较高的处理负载和快速的输入输出速度。
3.系统功能测试和性能评估：
通过对系统的各种性能和功能进行测试，评价系统的稳定性、可靠性和处理速度。同时，对本项目提出的算法与现有算法进行全面测试与比较，分析其优缺点。
四、研究方案
本项目研究方案包括以下几个步骤：
1.文献调研：
通过查阅相关文献，对现有视频画质增强算法进行深入了解和分析，并结合具体的应用场景提出一种新的算法。
2.算法模拟：
利用MATLAB等软件进行算法的模拟和仿真。对算法进行优化和参数调试，以提高其处理效率和图像质量。
3.硬件设计：
基于XilinxFPGA开发平台，选择合适的FPGA芯片，利用Verilog或VHDL完成系统的设计。考虑到FPGA的资源限制，采用流水线、并行处理、DMA传输等技术，以达到较高的速度和性能。
4.编写驱动和软件：
完成硬件设计后，需要编写驱动程序和上位机软件来控制和显示输出信号。此处可以采用C语言编写驱动，Python或Matlab编写上位机软件。
5.整合与测试：
完成核心算法硬件实现后，将硬件集成到系统中，并进行系统测试和性能评估。评估时需要选取一些标准测试图像或视频，并量化比较本算法与现有算法的性能和效果。
五、预期成果
完成本项目后，预期实现以下成果：
1.基于FPGA的视频画质增强系统，具有良好的图像增强效果和较高的处理速度。
2.一种针对低质量视频的新型画质增强算法，较之于现有算法具有更高的效率和更好的图像质量。
3.一篇与该算法有关详细的论文和发表在SCI或EI的学术期刊上。
4.一个完整的设计和实现过程的框架，对于后续的研究有一定的参考作用。
六、参考文献
1.李宏伟,刘建国,甘见龙等.基于FPGA的实时图像增强技术.中国图象图形学报，2008，13(05)：838-843.
2.李曙光,张迎哲,田旭东.基于嵌入式FPGA的图像增强算法的研究与实现.电子学报，2008，36(03)：575-581.
3.祝磊，刘晨光，李亚峰.基于FPGA的实时图像增强系统设计.科技通报,2015,31(03):78-83.