FPGA实现的图像缩放算法优化与设计

"图像缩放算法的研究与FPGA设计" 本文主要探讨了图像缩放算法及其在FPGA（Field-Programmable Gate Array）中的实现，作者刘婧在导师冉峰的指导下，完成了针对上海大学电工理论与新技术专业的硕士学位论文。Scaler在平板显示器件（FPD，Flat Panel Display）中扮演着至关重要的角色，它负责将输入图像信号转换成适应显示屏固定分辨率的信号，并确保其正确显示。本文采用了自上而下的设计方法，为Scaler设计了一个支持多种分辨率图像缩放并可调整缩放模式的方案，同时也可作为IP核应用于图像处理芯片。 图像缩放内核是Scaler的核心，其算法和结构设计直接影响到缩放性能和成本。论文深入研究了常见的图像缩放算法，并提出了一个新的优化算法——矩形窗缩放算法。通过对算法的分析和简化，减少了计算复杂度。在FPGA实现中，设计采用了列缩放和行缩放独立处理的架构，利用双口RAM作为两次缩放之间数据的缓冲区。这样的设计使得行列缩放能够并行处理，提高了数据处理的效率和可靠性，同时保持了内核结构的简洁性和缓冲区大小的合理性，便于设计和实现。 除了核心的缩放内核，论文还涵盖了其他关键模块的设计，如DVI（Digital Visual Interface）接口信号处理模块，用于接收和处理来自输入源的图像信号；缩放参数计算与控制模块，负责根据用户需求计算缩放比例和控制整个缩放过程；以及输出信号检测与时序滤波模块，确保输出信号的质量和正确性。 设计过程中，所有模块都用Verilog HDL进行了RTL（Register Transfer Level）级别的描述，并在Quartus II 7.2工具下进行了逻辑仿真验证。最终，设计被集成到Altera公司的FPGA芯片中进行硬件验证，结果表明该Scaler设计成功实现了预期功能，无论输入图像的分辨率如何，都能在显示屏上稳定显示。 关键词：平板显示器、Scaler、矩形窗缩放算法、FPGA 这篇论文不仅展示了图像缩放算法的创新和优化，也体现了FPGA在高性能图像处理中的应用潜力，为FPD领域的硬件设计提供了有价值的参考。