發(fā)布時(shí)間：2022-05-03 02:42

　　為了快速、高效地在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)色彩插值算法并得到高質(zhì)量的彩色圖像,使用Xilinx高層次綜合工具HLS設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種改進(jìn)的色彩插值算法。該算法融合雙線性插值算法和一階微分邊緣導(dǎo)向插值算法完成圖像色彩插值,對(duì)以R分量與B分量為中心像素點(diǎn)的像素使用一階微分邊緣導(dǎo)向插值算法插值計(jì)算缺失的顏色分量,對(duì)以G分量為中心像素點(diǎn)的像素使用雙線性插值算法插值計(jì)算缺失的顏色分量。該算法充分考慮圖像邊緣插值效果與FPGA硬件資源占用量,可對(duì)Bayer格式圖像進(jìn)行還原,恢復(fù)全彩色圖像。本文使用HLS開(kāi)發(fā),與傳統(tǒng)FPGA開(kāi)發(fā)相比縮短了開(kāi)發(fā)周期,提高了開(kāi)發(fā)效率。在Kodak數(shù)據(jù)集上的測(cè)試結(jié)果表明,改進(jìn)的色彩插值算法的彩色峰值信噪比（CPSNR）相較于常規(guī)算法高4～6dB,且減少了圖像鋸齒現(xiàn)象和邊緣模糊等問(wèn)題,本文算法占用FPGA資源較少,可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的圖像色彩插值。 

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

Bayer色彩濾波陣列（CFA)

如圖2(a）所示，當(dāng)以藍(lán)色分量B22為中心像素點(diǎn)時(shí)，針對(duì)需要恢復(fù)的綠色分量和紅色分量，本文使用一階微分邊緣導(dǎo)向插值算法進(jìn)行色彩還原。對(duì)需要插值的綠色分量，首先計(jì)算水平方向和垂直方向上的梯度大小，取梯度較小方向上的像素點(diǎn)作為估計(jì)點(diǎn)，計(jì)算當(dāng)前缺失像素，ΔHg表示水平梯度，ΔVg表示垂直梯度。缺失的G分量插值計(jì)算方式如式（2）所示：

使用Vivado HLS完成Bayer格式圖像色彩還原的流程如圖3所示。本文使用Sony IMX系列CMOS傳感器完成圖像采集，圖像尺寸為2 048×1 536。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，攝像頭完成取圖，原始Bayer格式圖像數(shù)據(jù)流進(jìn)色彩插值IP，通過(guò)AXI4-Stream協(xié)議將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為HLS opencv庫(kù)下的hls::Mat格式，然后進(jìn)行色彩插值運(yùn)算，最后將處理完成的圖像再經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換流出色彩插值IP，完成Bayer格式圖像的色彩插值，最終得到RGB彩色圖像。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3650466