基于FPGA+DSP技術的Bayer格式圖像預處理
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3 圖像預處理系統(tǒng)的硬件工作過程
圖像預處理系統(tǒng)硬件框圖如圖3所示，整個系統(tǒng)在通電后，先由TMS320DM642通過I2C向500萬像素的CMOS攝像頭發(fā)出控制命令，調(diào)整攝像頭輸出的圖像分辨率、焦距等，之后由攝像頭將采集到的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至FPGA。由于攝像頭輸出的圖像格式為12位的Bayer圖像，而DSP的vp-ort口支持為8位或者16位的RAW采集方式，本項目中采用了更適合于DSP處理的8位數(shù)據(jù)，所以需要FPGA對采集的圖像數(shù)據(jù)取高8位以方便DSP獲取圖像數(shù)據(jù)。FPGA在Frame_Valid和Line_Valid同時為高電平的時，在Pixclk的上升沿采樣圖像數(shù)據(jù)，并將原來的12位圖像數(shù)據(jù)取其高8位轉(zhuǎn)換成8位Bayer圖像數(shù)據(jù)，然后利用FPGA內(nèi)部的FD-FIFO模型結(jié)構(gòu)取圖像的3x3矩陣并利用雙線性插值算法將Bayer圖像轉(zhuǎn)換成24位的RGB圖像格式。除此之外，F(xiàn)PGA還將Bayer圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成了Y亮度信號以達到DSP對運算數(shù)據(jù)的要求，使得DSP只工作在核心算法上。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191433.htm
轉(zhuǎn)換好的亮度圖像數(shù)據(jù)由FPGA通過TMS320DM642的VPort1口發(fā)送至DSP進行核心算法處理。為了更好地達到整個DSP算法處理的實時性，DSP采用了BIOS實時操作系統(tǒng)。經(jīng)算法處理好的圖像數(shù)據(jù)由TMS320DM642通過其VPortO口發(fā)送至FPGA。圖像預處理過程是在Spartan-3系列的XC3S1500x中進行的。FPGA使用的設計方法是HDL設計輸入法，常用的HDL語言有VHDL和VerilogDHL語言，在本系統(tǒng)中使用VHDL語言進行硬件設計。
系統(tǒng)采用的是通過FPGA固件支持高傳輸率USB2．0的CY7C68013芯片，采用Slave_FIFO模式接收FPGA輸出的圖像數(shù)據(jù)，再通過USB口輸送給上位機。如圖4所示，圖4(a)為RAW圖像，即每個像素點只含有單一顏色分量的Bayer格式圖像，圖4(b)為系統(tǒng)處理后的RGB格式的亮度信號圖像。
4 結(jié)論
可見，本文所提出的基于FPGA+DSP的圖像處理系統(tǒng)，能在FPGA硬件設備中高速、高質(zhì)量地對CMOS傳感器采集的Bayer圖像進行預處理，為DSP數(shù)字信號處理器進行核心算法減少運算量，提高整個圖像處理的實時性，縮短了開發(fā)周期，并且這種FPGA+DSP的組合模式也可以推廣到處理各種數(shù)字視頻信號。
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