一種基于FPGA的電子穩像系統的研究與設計

　　1.2 去隔行支持

　　PAL制電視信號采用隔行掃描機制，采用人眼的視覺暫留來實現兩場1/50s掃描312.5行的圖像構成625行(一幀)圖像。而標準的VGA顯示模式采用逐行掃描方式，在一個掃描周期內實現對圖像的完全掃描。因此需要對視頻信號進行去隔行處理。視頻信號在經過緩沖后，按照取樣時鐘把經過模數轉換的數字信號送入存儲器緩存，通過數據內插的方法進行數據擴展，即相鄰行之間按照一定的算法進行加權，從而得到內插行的數據，再以適當的速度讀取處理后的數據，即可實現倍行頻/倍場頻的掃描。倍行頻掃描可以消除行間的閃爍現象，倍場頻掃描雖然行掃描頻率不變，但是場頻加倍，即能消除行間閃爍現象，還可以消除場間的大面積閃爍。去隔行問題的實質就是在每一場中填補被跳過的那些行，其過程如圖2所示。

　　實際上為實現去隔行已經提出了很多簡單的濾波器。一種選擇是用同一場中的垂直內插值，這是個一維二倍上轉換的問題。理想的垂直濾波器是一個半帶低通濾波器。然而，這個濾波器要求無限長度沖擊響應是不可實現的。實際應用中使用的是短得多的濾波器。最簡單的是行平均，它用丟失行的上一行和下一行的平均來估計該丟失行。在圖2中，對于第t場，D=(C+E)/2。由于沒有使用時域濾波，所以它沿時間頻率軸具有全通特性。為了改進性能，另一種選擇是使用更長的垂直內插濾波器，其頻率響應更接近理想的半帶低通濾波器。對于第t場的行，滿意的內插方法是D=(A+7C+7E+G)/16。以上兩種方法都是只用了垂直內插。一種替代方法是使用時間內插。值得注意的是，對于一場中每個丟失行，在同一幀的另一場中有一個對應行。一個簡單的時間內插方案是復制此對應行，即D=K，J=C。這種方法稱為場合并。因為每一個去隔行幀都由合并兩場獲得,但是這兩場的時間內插是相反的(對于某些特殊圖案可能會產生視覺人為失真)。由于只在時間方向上進行了濾波，因此在垂直方向上是全通的。

　　為了改進性能，可以使用一種對稱的濾波器，例如，對前一場和后一場中的對應行去平均以獲得當前場中丟失的行，即D=(K+R)/2。這種方法稱為場平均。然而這種辦法內插任何一場需要涉及三個場，需要兩幀存儲器。與場合并的方法相比，在存儲器容量和延時上有不可忽視的增加。為了在時間和空間人為失真方面達到折衷，較好的方法是既用垂直內插也用時間內插。例如，通過對同一場中上一個和下一個像素以及前一場和后一場取平均進行內插的辦法得到一個丟失的像素。綜上所述，當成像的景物在相鄰兩場之間靜止時，在奇數場中丟失的偶行數應該與前一個和后一個偶場中對應的偶數行完全一樣。因此時間內插將產生精確的估計。另一方面，當景物中存在運動時，相鄰場中對應行可能不在同一個物體位置上，時間內插將產生不可接受的人為失真。而同時使用空間和時間平均的方法將產生不太嚴重的人為失真，但在存儲器容量和反應時間方面作出犧牲。

　　通過上述方案的對比及系統的具體要求，設計中采用了場合并的辦法，具體實現由幀存控制器完成。