徐成强， 何小海， 卿粼波， 吴小强

(四川大学 电子信息学院 图像信息研究所，四川 成都 610065)

基于FPGA的彩色图像实时采集显示系统设计*

徐成强， 何小海， 卿粼波， 吴小强

(四川大学 电子信息学院 图像信息研究所，四川 成都 610065)

设计并实现了一种基于FPGA硬件平台的Bayer到RGB格式图像数据转换实时采集显示系统。该系统能够对前端Camera Link接口的CMOS相机采集的分辨率为1 920×1 080、帧率100 f/s以上的Bayer格式图像进行实时处理，并且将处理得到的RGB彩色图像数据通过DVI显示器以60 f/s的帧率实时显示。根据FPGA并行处理能力强的特点，采用像素矩阵模板实现了Bayer到RGB的彩色图像插值算法，实现了高分辨率、高帧率彩色图像的实时采集显示。

FPGA；Bayer滤波；DVI显示；Camera Link

0 引言

高分辨率、高帧率图像的实时处理在军事、通信、航天航空、医学等领域有着越来越广泛的应用[1]，RGB彩色图像是计算机、摄像机等设备最常采用的色彩空间，并且彩色图像更有利于进行观察与分析。在图像的实时处理过程中，图像数据量大，要求的运算速率高[2]，因此选用善于高速并行处理大量数据的FPGA作为处理器是非常合适的。本文选用自主设计的以Xilinx公司Virtex-5系列的xc5vfx70t芯片为核心的14层硬件平台。xc5vfx70t的最高运行频率为550 MHz，片内时钟、slice、存储等可用资源非常丰富，因此用于实现分辨率为1 920×1 080、帧率为100 f/s以上的Bayer到RGB彩色图像转换的实时采集显示是非常适合的。根据Bayer格式图像中R、G、B分量与邻近像素的R、G、B分量存在高度相关性的特点[3]，本文设计的彩色图像转换算法是基于像素矩阵模板的插值算法，能够很好地实现彩色图像的恢复。……