基于LEON3处理器的数字电视画质增强IP核设计

摘要

当今时代是数字化、网络化和信息化的时代，伴随着科学技术的飞速发展，数字电视以其具有视频点播、自选节目源等多元化服务以及数字电视本身具有图象清晰，色彩鲜艳等特点赢得了广大人民的喜爱。用户对高品质视听生活的不断追求正在加速推动着模拟电视的数字化进程，数字电视正日益成为现代电视系统的主流。
　　 本文基于32位开源CPU-LEON3的SOC平台完成视频后处理中画质增强部分的设计，首先介绍了LEON3处理器及所使用的AMBA2.0规范中AHB总线与APB总线的区别。其次诠释了各种色彩空间模型和直方图统计等一些常用的基本概念，通过对经典的边缘检测、伽马校正和饱和度调整等方法的仿真实验，在这些方法的基础上考虑本系统的硬件资源和可实现性提出适合本系统的算法流程。
　　 画质增强模块主要包含对比度调整、亮度修正、饱和度调整、色彩空间转换、以及GAMMA校正和去噪等处理功能。采用自顶向下(Top-Down)的设计方法，使用verilogHDL语言进行编写算法模块并编写AMBA协议完成画质增强模块的IP核封装，并在FPGA开发板上搭建了视频处理验证平台对完成的画质增强各算法模块进行测试验证。最终将完成的IP核通过AMBA总线与整个后处理SOC的其它模块进行连接。
　　 实验结果表明，画质增强模块对视频对比度、亮度以及色彩饱和度方面皆有显著改善效果，该增强模块不只针对某一类特定领域的图像进行增强，不会造成原本具有高品质画面的图像的色彩信息丢失或清晰度降低。相比以往的画质增强方法具有更广泛的适用性。