基于FPGA的数字电视图像处理算法研究

摘要

美国的电视系统发展历程告诉我们,数字电视广播是我国电视系统发展的方向。现在数字电子正在我国普及,政府也在大力推广数字电视机。但是由于经济发展的原因,模拟电视在今后的长时间内还将占有一席之地。广播系统的改革还没有实行,我们不仅要使用传统的模拟电视系统而且要提高模拟系统的图像画质。
　　随着高端电视机和数字电视技术的研究和应用的快速发展,传统模拟电视的隔行导致的视觉缺陷,如色彩漂移,闪烁和羽化现象变得越来越明显。因此去隔行变成了电视设备中的重要部分。目前市场上的大多数各种电视机都是基于数字处理技术使用包括去隔行,帧频转换等方法来处理隔行的低帧频的视频数据。
　　数字处理芯片是现代电视的心脏,提高了电视机的显示效果。鉴于视频数据的实时处理要求,许多的数字处理芯片采用新的系统架构或者数据处理算法。目前为止,最有效的算法是基于运动补偿的算法,虽然这种算法采用的运动估计和运动检测会引入高的算法复杂度。在视频处理芯片的硬件实现中,运动估计的性能和算法复杂度直接决定了芯片的速度、面积和功耗。同时,运动估计在视频图像编码中也同样决定了整个编码算法的效率。
　　本文在新三步算法的基础上权衡运动估计算法的性能和运算复杂度,提出一种块内降采样的搜索算法(Down-sampled Diamond NTSS,DSD-NTSS)。该算法利用图像的局部相似性特征,对搜索块的内部像素采用交叉采样方式做块匹配的运算以降低算法复杂度。仿真结果表明,在保证了同等的图像处理质量的情况下,该算法与新三步法相比运算量降低了一半左右;而与全搜索、菱形搜索、三步搜索等其它快速算法相比,该算法在性能和算法复杂度上的综合表现更为优秀。
　　本文主要针对视频后处理中的算法中的低复杂度的运动估计算法,同时对系统在FPGA平台上实现的硬件架构做了初步的研究。