1.4 視頻圖像的放大變換
應(yīng)用柵格理論幾何變換處理過程可以按下面方式進行描述：給定一個定義于點陣Λ1上已采樣信號,需要產(chǎn)生一個定義于另一個點陣Λ2上的信號。如果,Λ1中的每一個點也在Λ2中,那么此問題是上轉(zhuǎn)換（或內(nèi)插）問題,可以先將那些在Λ2中而不在Λ1中的點添零（即零填充）,然后用一個作用于Λ2上的內(nèi)插濾波器估計這些點的值;若Λ1）Λ2,即為下轉(zhuǎn)換（或抽�。﹩栴},可以簡單地從Λ1中取出那么也在Λ2中的點。然而,為避免下采樣信號中出現(xiàn)混疊,需要對信號進行預(yù)濾波,以將其帶寬限制到Λ2*的沃格納晶體。上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換的過程示于圖4（a）、(b)中。更一般的情況,如果Λ1和Λ2互相不包含,就需要找到另一個即包括Λ1又包括Λ2的點陣Λ3,可以先將Λ1上采樣到Λ3,然后再下采樣到Λ2。此過程示于圖4（c）。圖4（c）中Λ3中的中間濾波器完成兩個任務(wù)：首先,內(nèi)插出Λ1中漏下的采樣點;其次把Λ3中的信號頻譜限制于Λ2*的沃格納晶格。
由于系統(tǒng)中進行放大變換采用FPGA實現(xiàn),因此本文討論的重點在于如何簡化實現(xiàn)并提高轉(zhuǎn)換速度,上轉(zhuǎn)換中的上采樣過程為：
（1）式中Ψs,1和Ψs,3分別為原理圖像和上采樣信號;U（.）為上采樣運算;Λ2＼Λ1表示在Λ2而不在Λ1內(nèi)的點的集合。插值濾波器的定義如下：
（2）式中,d(Λ)為柵格Λ的采樣密度;v*表示柵格Λ的轉(zhuǎn)逆柵格的Voronoi單元,即柵格Λ原點的單位元,它向所有柵格點平移將會無重疊地覆蓋整個連續(xù)空間。最簡單的插值濾波為線性插值,也可以采用二加權(quán)濾波的方法。圖像的縮放還可以采用3次樣條插值和小波分解的方法,雖然這些方法在理論上可以取得很好的圖像縮放效果,但計算復(fù)雜,即使采用快速算法,也難以實現(xiàn)視頻圖像的實時顯示。
針對視頻信號數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)流速度的特點,采用FPGA設(shè)計,可以完成幀存控制、視頻信號的實時放大與疊加功能。基于運算速度與算法實現(xiàn)的難易程度分析,對視頻信號的放大采用了簡單的線性插值的辦法,原理如圖5所示。視頻信號是以場或幀進行存儲的,由于數(shù)據(jù)寫入時存儲地址與圖像顯示的空間位置有確定的對應(yīng)關(guān)系,因此系統(tǒng)需要的放大處理就變?yōu)閷鎯w的地址線的控制問題。
對于本系統(tǒng)具體的4倍放大要求,將行同步信號先進行二倍行使能運算,并利用場同步信號對該寄存器進行復(fù)位,將生成后的二分頻行同步信號控制行地址發(fā)生器,也就是產(chǎn)生幀存儲器所需的高位地址;類似地利用像素時鐘、行同步信號和場同步信號就可以得到所需的低位地址。由于在幀存控制器向幀存儲器寫入數(shù)據(jù)時采用了一行點1024個位置的辦法,所以在低位地址后連接了一個比較器,當(dāng)產(chǎn)生的低位地址小于640時,幀存儲器的讀信號有效,否則無效,以保證不
