基于FPGA+DSP技術的Bayer格式圖像預處理
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3 圖像預處理系統的硬件工作過程
圖像預處理系統硬件框圖如圖3所示，整個系統在通電后，先由TMS320DM642通過I2C向500萬像素的CMOS攝像頭發出控制命令，調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據發送至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位數據，所以需要FPGA對采集的圖像數據取高8位以方便DSP獲取圖像數據。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據，并將原來的12位圖像數據取其高8位轉換成8位Bayer圖像數據，然后利用FPGA內部的FD-FIFO模型結構取圖像的3x3矩陣并利用雙線性插值算法將Bayer圖像轉換成24位的RGB圖像格式。除此之外，FPGA還將Bayer圖像數據轉換成了Y亮度信號以達到DSP對運算數據的要求，使得DSP只工作在核心算法上。本文引用地址：http://www.104case.com/article/191433.htm
轉換好的亮度圖像數據由FPGA通過TMS320DM642的VPort1口發送至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。經算法處理好的圖像數據由TMS320DM642通過其VPortO口發送至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，在本系統中使用VHDL語言進行硬件設計。
系統采用的是通過FPGA固件支持高傳輸率USB2．0的CY7C68013芯片，采用Slave_FIFO模式接收FPGA輸出的圖像數據，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)為系統處理后的RGB格式的亮度信號圖像。
4 結論
可見，本文所提出的基于FPGA+DSP的圖像處理系統，能在FPGA硬件設備中高速、高質量地對CMOS傳感器采集的Bayer圖像進行預處理，為DSP數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，縮短了開發周期，并且這種FPGA+DSP的組合模式也可以推廣到處理各種數字視頻信號。
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