用于平板顯示器的圖像縮放引擎的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、定標(biāo)器是應(yīng)用于平板顯示系統(tǒng)中的圖像縮放芯片，它解決圖像輸入和輸出分辨率不匹配的矛盾，完成圖像的縮放處理。本文在研究平板顯示技術(shù)理論與實(shí)現(xiàn)以及定標(biāo)器在平板顯示系統(tǒng)中作用的基礎(chǔ)上，采用由上至下（TOP-DOWN）的設(shè)計(jì)方法，給出了該圖像縮放引擎芯片的前端設(shè)計(jì)和FPGA驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)。該縮放芯片可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同分辨率輸入圖像的縮放處理，然后固定分辨率輸出到平板顯示屏上顯示，同時(shí)本設(shè)計(jì)也可以以IPcore的形式應(yīng)用于相關(guān)的圖像處理系統(tǒng)。本文從定標(biāo)器的結(jié)

2、構(gòu)和算法研究入手，詳細(xì)介紹全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，算法選擇，VLSI設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和FPGA驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)。定標(biāo)器的核心部分是縮放內(nèi)核，內(nèi)核的關(guān)鍵在于算法，因此本文分別研究BilinearInterpolation算法和BicubicInterpolation算法，比較兩種算法中那個(gè)可以降低硬件電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，節(jié)省芯片資源和降低芯片成本，同時(shí)也可以滿(mǎn)足圖像質(zhì)量的要求，經(jīng)過(guò)對(duì)比研究，最后采用雙線(xiàn)性插值算法實(shí)現(xiàn)縮放引擎。在電路實(shí)現(xiàn)上，采用倒置型濾波器的流水線(xiàn)

3、結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)像素?cái)?shù)據(jù)的水平和垂直縮放處理，這樣不僅可以穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程，同時(shí)還可以通過(guò)精簡(jiǎn)乘法器和加法器來(lái)降低芯片成本，提高電路處理速度，實(shí)現(xiàn)0.5至4倍的縮放比。對(duì)于為VGA（640×480）、SVGA（800×600）、XGA（1024×768）以及SXGA（1280×1024）模式的輸入信號(hào)，該結(jié)構(gòu)和算法均能以幀同步的方式將輸入圖像縮放至XGA模式顯示。在圖像增強(qiáng)處理（后端處理）的設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到算法和結(jié)構(gòu)的不足，采用了銳化處理

4、、對(duì)比度/亮度增強(qiáng)、伽馬校正和抖動(dòng)處理來(lái)對(duì)縮放后圖像質(zhì)量進(jìn)行有效補(bǔ)償。同時(shí)在設(shè)計(jì)中，盡量采用模塊復(fù)用的設(shè)計(jì)思想，達(dá)到較為規(guī)整的電路結(jié)構(gòu)，節(jié)省了電路面積。本設(shè)計(jì)用VerilogHDL實(shí)現(xiàn)了該圖像縮放引擎，使用EDA工具進(jìn)行了邏輯仿真和驗(yàn)證，并用FPGA芯片來(lái)進(jìn)行方案驗(yàn)證，詳細(xì)介紹了FPGA測(cè)試環(huán)境的搭建和測(cè)試。通過(guò)邏輯驗(yàn)證和系統(tǒng)仿真，該圖像縮放芯片滿(mǎn)足預(yù)期的功能要求，對(duì)于不同分辨率的輸入圖像，均可以在液晶顯示屏上得到穩(wěn)定清晰的XGA模式顯