视频缩放在FPGA中的应用和实现

针对某显示系统中监控视频控制器的实际需求,设计了一种可实现四路视频信号实时缩放的电路架构。通过权衡几种常用图像缩放算法的显示质量和硬件可行性,选择用双线性插值算法实现视频的缩放,并在FPGA平台上以双口RAM资源构建的线缓存作为算法硬件实现,该算法主要由视频数据缓冲模块、插值系数产生模块以及整体控制模块构成。本设计在满足视频缩放质量要求的基础上,避免了采用过于复杂算法而消耗过多的FPGA资源,有效地解决了视频缩放时原始图像信息量丢失导致图像失真的问题。结果表明,该设计能够实现任意比例的视频缩放,实时性高,应用灵活,缩放后显示效果良好,能够满足实际工程的要求。     

基于FPGA的实时视频缩放算法设计实现

通过权衡几种线性插值算法的显示效果和硬件可实现性,选择用双线性插值算法实现视频缩放,并在FPGA平台上以RAM_FIFO架构作为该算法硬件实现的核心思想,设计主要包括数据缓存模块、系数产生模块以及整体控制模块。结果表明,该设计能够实现任意比例缩放,系统频率高,实时性好,缩放后显示清晰稳定,能够满足实际工程的应用要求。     

基于FPGA的视频叠加融合系统设计与实现

针对两通道视频图像叠加融合,设计并实现了一种实时性好、灵活性强的FPGA硬件系统。该系统可以根据实际需求进行任意比例和任意位置的视频图像叠加融合。方案经仿真验证后,运用双线性插值缩放算法、DDR2存储以及叠加融合等技术在FPGA硬件平台上实现。结果表明,该系统能达到预期效果,叠加融合画面效果良好,能够满足工程应用的需求。     

多通道高清信号综合图形显示系统设计

设计了以基于高性能DSP和大规模FPGA芯片为核心的多通道高清信号综合图形显示系统,具有较强的灵活性和扩展性,实现了对Camera Link、DVI及LVDS等多通道多种格式视频信号的解码、实时处理以及输出。提出一种基于纹理特征的视频缩放线性插值算法,基于纹理特征确定像素点的方向,通过线性插值算法实现视频缩放。实验结果表明,高效视频缩放算法在保持传统插值算法低运算复杂度和模型简单优势的同时,大大减少了图像边沿区域的信息损失,消除了双线性插值算法固有的边缘锯齿现象。系统可同时接收一路1920×1080数字视频、一路1600×1200DVI视频信号和20路LVDS雷达数据,并可以生成一路分辨率1600×1200DVI视频输出信号,能够对输入信号进行实时缩放和融合处理。     

AES中有限域运算的优化及算法高速实现

介绍有限域的概念及Rijndael算法的结构,详细分析了算法中基于加法、乘法的运算过程,为使运算更适合在FPGA平台实线,可使用一些技巧达到优化目的.详细阐述了使用FPGA高速实现运算关键部分的设计思路.针对FPGA设计中对速度与面积两项指标的不同要求,给出了两种设计方案.最后,给出算法在FPGA实现方式下的性能比较.     

基于双线性算法的定标器及其FPGA实现

在视频显示系统中,定标器(scaler)起着匹配视频输出设备和视频显示设备之间的显示分辨率的作用,它直接影响了图像缩放之后的显示效果。本文采用双线性插值(bilinear interpolation)算法,在FPGA上实现了定标器,最后给出了验证平台和方法,结果表明所设计的定标器有效并且显示效果良好。     

基于FPGA的电子变焦系统设计

针对数码相机、手机等移动设备的特点,提出一种基于高分辨率传感器的无损电子变焦模型,该模型同时克服了光学变焦模型和传统电子变焦模型的缺陷,输出图像可以达到光学变焦的效果.针对图像在缩放过程中的混叠现象,提出一种基于FPGA的抗混叠滤波和双线性插值相结合的图像缩放算法.通过MATLAB仿真表明,该算法得到的图像质量较高,硬件实现简单.     

基于双立方插值算法的图像缩放硬件设计

该文首先介绍了三种图像缩放时常见的插值算法,并对它们进行比较分析,最终确定了该文是基于双立方插值(也叫双三次插值)技术的实现,接着在此基础上设计了一种应用于视频图像缩放的算法,最后在硬件方面实现了相对应的图像缩放的硬件设计并对它进行了功能仿真。该文的亮点在于视频图像缩放的双立方插值算法的设计,以及在硬件实现上为节省硬件资源所做的设计。     

多模式匹配算法的FPGA实现

针对目前模式匹配算法多采用软件实现,而软件实现效率低下的弊端,提出了一种基于硬件实现模式匹配算法的设计方案.综合Aho-Corasick(AC)算法原理和FPGA硬件特点,在FPGA上实现AC算法;然后利用Quartus Ⅱ对设计进行了验证和性能分析.实验结果表明,基于硬件实现的Aho-Corasick(AC)算法的效...     

面向屏幕拼接的数字视频插值算法及FPGA实现

针对多屏幕拼接显示系统中高分辨率、高清晰、低失真的显示需求,提出了一种基于FPGA实现的实时视频处理算法.在介绍了DVI接口屏幕拼接显示的系统结构及FPGA算法的主要功能后,针对算法处理对象具有视频像素流的特点,重点讨论了实时数字视频像素流的分割算法和基于滑动窗口的插值放大算法的实现.实验结果表明,该算法能够满足屏幕拼接显示的需求.     

Video image scaling technology based on adaptive interpolation algorithm and TTS FPGA implementation

With the rapid development of digital multimedia terminals, the scaling of video images has solved the needs of high-end displays for low-resolution signals and high-definition signals displayed by low-end displays. The main purpose of this article is to convert the input video image signal into a video image signal with the required resolution through video image scaling. This article mainly studies various image scaling algorithms, analyzes their advantages and disadvantages, and adopts a top-down design method to implement FPGA video scaling design and verify the correctness of the results. This article introduces various traditional image interpolation algorithms. On the basis of comparing the subjective and objective quality of the image after the summation of various algorithms, the fuzzy interpolation algorithm is used to zoom the video image. In FPGA design, horizontal scaling and vertical scaling are handled separately, which reduces the computational complexity of image upgrades and facilitates control logic and specific implementation. The experimental results of this paper show that the maximum working frequency that the designed image scaling unit can reach is 153.12 MHz, which can process 1080p video signals in real time. Video image scaling technology has broad market prospects.     

基于Sobel算子和均匀插值的非线性缩放算法

针对图像缩放后产生的图像畸形与拉伸问题,提出一种基于Sobel算子和均匀插值的非线性缩放算法。通过图像能量区分出图像强势区域和弱势区域,在保护强势区域的同时,对弱势区域进行非线性均匀插值缩放。实验结果表明,该算法可解决图像缩放时主体区域产生的畸变问题,保证边缘区域的平稳过渡。     

基于对数极坐标变换的灰度投影稳像算法

常规的灰度投影稳像算法仅能对存在平移运动的图像进行稳像,而对具有旋转和尺度变化的图像无能为力。为了克服灰度投影算法这一局限性,提出了基于图像对数极坐标变换(LPM)的灰度投影稳像算法,把具有尺度和旋转变化的图像进行对数极坐标变换,这样笛卡儿坐标系下图像的旋转和尺度变化在对数极坐标系下表现为平移变化,从而能够用灰度投影算法处理旋转和尺度变化问题。     

基于Radon和解析Fourier Mellin变换的尺度

由于正交矩对噪声鲁棒性强、重建效果好,因此被广泛应用于目标识别与分类中,但是正交矩本质上缺乏尺度变换不变性,而且必要的图像二值化与规一化过程会引入重采样与重量化误差。为此,在研究现有正交矩的基础上,提出了一种基于Radon变换和解析FourierMellin变换的尺度与旋转不变的目标识别算法。该算法首先直接对目标灰度图像进行Radon变换,然后对Radon变换结果进行进一步解析,通过FourierMellin变换将原图像的旋转变化转化为相位变化,将原图像的尺度变化转化为幅度变化;最后,通过定义一旋转与尺度不变函数,同时利用不变函数的4种特征,再应用k近邻法实现分类。理论与实验结果表明,由于避免了正交矩方法存在的重采样与重量化误差,该算法的分类精度高于基于正交矩的分类方法,而且对白噪声的鲁棒性也显著高于基于正交矩的识别与分类方法。     

结合显著度图和自适应能量线的快速图像缩放*

针对Seam Carving图像缩放方法中能量函数的局限性和动态规划算法的复杂性,提出了一种基于图像内容的快速图像缩放方法。结合基于视觉注意力模型的显著度图,完善图像内容的能量描述;同时,提出一种基于图像内容的粗、细能量线自适应机制,与层次加速动态规划一起,加速缩放效率。仿真实验结果表明,该算法在有效保护图像内容的同时,降低了算法的计算复杂度,减少了图像缩放时间。     

基于SIFT的椭圆区域鲁棒数字水印方案

如何有效抵抗去同步攻击是数字图像水印研究领域的热点问题之一。利用图像仿射协变特征,提出一种可有效抵抗去同步攻击的鲁棒水印算法。对目前流行的利用多尺度Harris和SIFT描述算子来匹配图像的方法,后者有较好的匹配效果,对恢复同步水印更加稳定,并且能较好抵抗去同步攻击。该算法利用性能稳定的SIFT算子提取图像特征点,并通过基于最小生成树聚类算法的选择策略获得一组稳定且彼此独立的椭圆仿射协变特征区域,基于特征区域,利用椭圆归一化得到具有缩放和旋转不变性的圆形区域。将圆形区域进行非下采样轮廓变换（NSCT）,其中非下采样轮廓变换不仅克服了小波（Wavelet）变换的非奇异性最优基缺点,而且提供了优于轮廓（Contourlet）变换的平移不变性。将水印嵌入变换后的低频子带中。该算法实现盲提取,仿真实验结果表明,提出的算法是有效的且对常规图像处理、几何攻击以及组合攻击均具有较好的鲁棒性。     

Radon变换域的鲁棒图像Hash算法研究

针对数字图像内容认证的问题,提出了一种基于Radon变换域的鲁棒图像Hash算法。该算法在Radon变换域提取图像平移、缩放不变的矩特征,将矩特征的离散傅里叶变换系数作为图像的Hash值。离散傅里叶变换可实现抗图像旋转操作,并可降低图像Hash的维数。为了增加安全性,整个特征提取过程都是基于密钥进行的。理论分析证明Radon变换域的不变矩特征对一般的图像处理操作,特别是平移、缩放、旋转等几何操作有极好的不变性。实验结果表明提出的算法几乎可以容忍所有的图像内容保存操作,比如缩放、旋转、JPEG压缩、滤波和加噪等,同时对视觉上有明显失真或根本不相似的图像有高度的敏感性。     

数字水印嵌入强度最优化分析

数字水印技术是一种保护版权的重要技术.水印系统里,最重要的两个关键因素就是水印嵌入后,载体图像的抗攻击性(鲁棒性)和不可见性.如何在水印嵌入过程中,使得这样一对矛盾达到统一,嵌入强度α起着较为关键的作用.α过大会影响水印的不可见性;α过小,水印的抗攻击性减弱,从而失去嵌入水印的本意.该文提出一种基于载体图像和水印信息本身特点的求解α的算法,该算法详细分析了图像特点与鲁棒性、不可见性之间的关系.通过分析图像和含水印图像的相似度以及峰值信噪比,计算出α的解.实验证明,通过此方法求得的α能够更好地适应原始图像,使得水印图像的鲁棒性和不可见性达到最佳折中.     

基于RGB灰度值缩放的彩色图像增强

为保持彩色图像增强时色调不变,提出一种基于RGB灰度值缩放的彩色图像增强算法。采用二次函数增强像素RGB三基色的最大值,获得缩放因子k,利用k值增强相应像素的RGB灰度值。实验结果表明,该算法能增强不同压缩比的彩色图像,综合性能优于现有算法。