基于FPGA SoPC的视频图像处理系统设计.pdf

基于FPGA+SoPC的视频图像处理系统设计摘要：随着信息科技技术的深入研究与应用，在很多行业领域都应用到视频图像。该文对视频图像处理系统设计分析与研究关键通过SoPC及FPGA两大处理技术。系统采用视频转换芯片SAA7113完成视频图像采集模块的设计，采用CY7C1049SRAM完成图像数据的存储，设计VGA显示输出控制关联模块，同时重新修改了显示芯片具体运作形式的配置信息，相结合产生VGA具有控制能力的信号；参考VGA显示器的运行原则，实现了VGA帧一致性信号与接口水平的提升。关键词：视频图像；图像处理；FPGA；SoPC中图分类号：TN919?34；TP271文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）10?0059?05Abstract：Withthefurtherresearchandapplicationofinformationtechnology，videoimagesareappliedinmanyfields.ThevideoimageprocessingsystembasedontwoprocessingtechnologiesofSoPCandFPGAwasdesignedandanalyzed.ThevideoconversionchipSAA7113wasadoptedinthedesignofvideoimageacquisitionmodule.CY7C1049SRAMwasusedtocompleteimagedatastorage.VGAdisplayandoutputcontrolmodulewasdesigned.Theconfigurationinformationoftheoperationmodeofthedisplaychipwasmodified，withwhichVGAworkcontrolsignalwasgenerated.AccordingtotheindustrialstandardofVGAdisplay，theimprovementoftheVGAinterfacelevelandframesynchronizationsignalwasrealized.Keywords：videoimage；imageprocessing；FPGA；SoPC0引言对视频图像进行处理的过程中，通常图像数据信息具有庞大的运算量与吞吐量，因此需要功能强大的视频图像处理系统。用个人计算机对图像进行处理，并行数据处理不能正常运行，所以不能达到实时性需求；选择DSP芯片对图像信息进行处理，因为处理器在运行时是按照指令顺序执行的，且数据位宽也是固定的，因而资源的利用率不高，限制了处理器的数据吞吐量，还要庞大的数据存储空间[1]。在信息技术不断发展与更新的时代，半导体技术也有了突飞猛进的发展，FPGA不仅拥有强大的功能特性，价格还很合理，并且还在及时的创新与研究，打造成为功能强大的硬件部件，选择FPGA对图像进行处理时，因为可编程逻辑超强的灵活性与庞大的存储空间，适用于图像的并行处理，处理速度很快，实现SoPC运行的目的，不断为用户系统提供便利，提升产品更新的速度，旨在研发具有特性的产品[2]。采用SoPC与FPGA技术对视频图像进行处理，不仅是未来图像处理技术发展的方向，也促进了嵌入型系统推广与应用[3]。因此，本文将会对图像处理技术SoPC与FPGA进行深入的分析与研究。1系统总体设计方案视频采集采用PHILPS公司的SAA7113来实现，通过I2C总线完成了对视频采集卡芯片SAA7113的初始化工作。VGA即输出模块。该输出卡选择使用的是TI企业编号为THS8134的芯片，这个芯片适用于图像处理的D/A器件。实现视频图像的采集，处理，存储和显示等功能。本文所研究的FPGA视频图像处理技术系统模型见图1。其中CCD摄像头主要功能就是搜取图像信息，通过采集卡A/D进行转换，生成格式为720PixelsYUV4∶2∶2数字化特性的图像信息；基于FPGA图像处理系统采集的模块，就会自动将规格为720×576的全部图像信息存放在SRAM芯片内，图像模块就会实现对图像的处理，VGA显示模块的功能就是将更新同步的控制信号按照顺序进行显示，同时将处理过的图像信息在规定时间实现发送，最终VGA正常显示。研究FPGA视频图像处理技术系统硬件运行方案见图2。系统划分为两大部分，包含可编程逻辑与图像信息采集以及VGA显示输出部分。其中采集模块的主要功能就是对CCD摄像头产生的电视信号进行接收，然后通过编号为SAA7113的处理芯片生成类型为ITU?6564∶2∶2的数字化性图像。ITU?656具体定义是电信联盟指定的视频图像处理格式[4]。主要是实现信号转换、信号间的分离以及视频信号格式的转换等，最后