用FPGA替代DSP實現(xiàn)即時圖像和視頻處理

　　實時圖像和視頻處理功能

　　標(biāo)準(zhǔn)DSP自身性能上的缺陷促進了專門解決此難題的專用設(shè)計芯片(如媒體處理器)的發(fā)展。但是，這些組件極低的靈活度往往使其局限于非常有限的應(yīng)用中并容易產(chǎn)生性能瓶頸。在高分辨率系統(tǒng)(如HDTV和醫(yī)療成像系統(tǒng))中，基于處理器的方法受到的限制尤為明顯。從根本上講，處理器的分辨率受限于分配給濾波器每個抽頭或每個轉(zhuǎn)換階段時鐘周期的數(shù)目。一旦達到極限條件，通常除了增加額外的DSP部件外別無選擇。FPGA可以藉由定制調(diào)整提供最具實用價值的高性能高效率產(chǎn)品。設(shè)計人員可在適用范圍和速率之間進行折衷考慮，從而以比DSP時鐘低得多的速率實現(xiàn)指定功能。

　　例如Visicom公司發(fā)現(xiàn)，在中值濾波器應(yīng)用中[3]，DSP處理器需要67個時鐘周期執(zhí)行算法，而FPGA只需工作在25MHz頻率下，因為FPGA能平行實現(xiàn)該功能。實現(xiàn)上述功能的DSP必須工作在1.5GHz頻率下，可見在此特定應(yīng)用中，F(xiàn)PGA解決方案的處理能力可以達到100MHz DSP處理器的17倍。

　　許多實時圖像和視頻處理功能均適合于用FPGA組件來實現(xiàn)，包括：圖像旋轉(zhuǎn)、圖像縮放色彩校正和色度校正、陰影增強、邊緣檢測、直方圖功能、銳化、中值濾波器和斑點分析等。

　　許多功能都針對特定的應(yīng)用和系統(tǒng)，并構(gòu)建在核心架構(gòu)(如2D-FIR濾波器)之上。我們可以利用HDL設(shè)計語言或高級內(nèi)核設(shè)計工具(如Xilinx CoreGen軟件)中的DSP程序塊迅速實現(xiàn)這些功能。此外，還能藉由系統(tǒng)級設(shè)計方法，利用Matlabs Simulink和Xilinx SystemGenerator工具進一步減少設(shè)計和模擬時間。