FPGA在视频图像处理中的应用：一种高效系统设计

"基于FPGA的视频图像处理系统" 本文详细探讨了基于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的视频图像处理系统的设计与实现。随着电子技术和计算机技术的快速发展，视频图像处理技术在数字广播、消费类电子、视频监控、医学成像以及文档影像处理等领域扮演着重要角色。然而，处理大量数据时，传统方法往往存在处理速度慢、执行效率低的问题，且软件和硬件仿真验证灵活性不足。 论文作者杨宁在电路与系统专业攻读硕士学位期间，针对这些问题，提出了基于FPGA的解决方案。FPGA因其可编程性和高速处理能力，成为实现高效视频图像处理的理想选择。论文首先概述了视频信号处理的过程，以及一个典型的视频图像处理系统的组成，包括视频采集、预处理、算法处理和显示等环节。 在视频采集阶段，论文选择了SAA7113作为视频转换芯片，完成了图像采集模块的设计。这一设计涵盖了配置SAA7113工作模式的初始化，通过解析输出数据流的格式标准来识别并处理奇偶场信号、场消隐信号和有效行数据的开始与结束信号。这些控制信号的精确处理是确保数据准确采集的关键。此外，为了存储图像数据，采用了两块SRAM，并分析了其读写控制时序，以确保数据的正确存储。 为了验证设计的正确性，作者使用ISE Simulator进行软件测试和程序运行，通过仿真结果分析确保了数据采集和存储功能的正确实现。接着，论文重点介绍了如何在MATLAB环境下，结合System Generator for DSP工具，实现视频图像算法的建模和仿真。选择了图像平滑滤波和锐化滤波两种常用算法，通过模块化构建，生成硬件描述语言（Verilog）代码和网表，对资源消耗进行了简要分析。 该论文的创新之处在于利用System Generator for DSP进行视频图像算法开发，这种方法具有高度灵活性、缩短设计周期、便于验证的优点，代表了视频图像处理技术未来的发展趋势。关键词包括视频信号、视频采集、Verilog和图像算法，这些都是实现FPGA视频图像处理系统的关键技术点。