用于平板顯示器的圖像縮放引擎的設(shè)計與研究.pdf

1、定標器是應(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)理論與實現(xiàn)以及定標器在平板顯示系統(tǒng)中作用的基礎(chǔ)上，采用由上至下（TOP-DOWN）的設(shè)計方法，給出了該圖像縮放引擎芯片的前端設(shè)計和FPGA驗證實現(xiàn)。該縮放芯片可以實現(xiàn)對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，同時本設(shè)計也可以以IPcore的形式應(yīng)用于相關(guān)的圖像處理系統(tǒng)。本文從定標器的結(jié)

2、構(gòu)和算法研究入手，詳細介紹全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計，算法選擇，VLSI設(shè)計實現(xiàn)和FPGA驗證實現(xiàn)。定標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可以降低硬件電路實現(xiàn)的復(fù)雜度，節(jié)省芯片資源和降低芯片成本，同時也可以滿足圖像質(zhì)量的要求，經(jīng)過對比研究，最后采用雙線性插值算法實現(xiàn)縮放引擎。在電路實現(xiàn)上，采用倒置型濾波器的流水線

3、結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對像素數(shù)據(jù)的水平和垂直縮放處理，這樣不僅可以穩(wěn)定地實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理過程，同時還可以通過精簡乘法器和加法器來降低芯片成本，提高電路處理速度，實現(xiàn)0.5至4倍的縮放比。對于為VGA（640×480）、SVGA（800×600）、XGA（1024×768）以及SXGA（1280×1024）模式的輸入信號，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。在圖像增強處理（后端處理）的設(shè)計時，考慮到算法和結(jié)構(gòu)的不足，采用了銳化處理

4、、對比度/亮度增強、伽馬校正和抖動處理來對縮放后圖像質(zhì)量進行有效補償。同時在設(shè)計中，盡量采用模塊復(fù)用的設(shè)計思想，達到較為規(guī)整的電路結(jié)構(gòu)，節(jié)省了電路面積。本設(shè)計用VerilogHDL實現(xiàn)了該圖像縮放引擎，使用EDA工具進行了邏輯仿真和驗證，并用FPGA芯片來進行方案驗證，詳細介紹了FPGA測試環(huán)境的搭建和測試。通過邏輯驗證和系統(tǒng)仿真，該圖像縮放芯片滿足預(yù)期的功能要求，對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