基于FPGA动态可重构的高速、高质量的图像放大
摘要 为了能高速、高质量地进行图像放大，提出了一种以硬件方法完成高阶图像插值运算来实现图像放大的 新方法。该方法为了保证图像放大后的质量，采用了3次B一样条来对图像放大后的像素点灰度值进行插值运算， 并提出一种基于IIR和FIR数字滤波器的3次B一样条插值法的高速实现方案。另外，为了能在系统中实现不同倍 数图像放大，系统中还引入了基于FPGA的动态可重构技术，即通过实时地改变FPGA的配置，以实现不同的算法。 同时还针对256灰度级图像设计出一种基于FPGA的高速、高质量的硬件图像放大及显示系统。
关键词 图像放大，B一样条插值，有限脉冲响应，无限脉冲响应，现场可编程门阵列，动态可重构技术
1 引 言 图像放大是一种常用的数字图像处理技术，可广泛地应用于军事、航空、医学、通讯等方面。目前图像放大处理通常都采用软件方法去实现，尽管其算法多种多样，且图像放大后的质量也比较高，但是，由于其运算时间往往较长，因此在某些实时性要求较高的数字图像处理场合不能采用这种方法。采用硬件方法实现图像放大，虽然其处理速度可大大提高，不过，由于采用硬件实现时，资源非常有限，许多处理算法因过于复杂而无法通过硬件实现。目前在进行硬件图像处理过程中，由于大多采用低次数的插值算法(如0次或1 次)，因此图像显示的质量较差。为了在保证高速进行图像处理的前提下，同时达到图像放大处理的高质量要求，本文提出了一种在图像放大处理中，应用3次B一样条函数的插值与无限脉冲响应(infinite impulse response，IIR)和有限脉冲响应(finite impulse response FIR)的数字滤波技术相结合成快速B一样条插值算法， 并针对256级灰度的图像，设计出了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)动态可重构技术的高速、高质量的图像放大处理系统，其运算速度高，可以满足高速图像放大的要求。
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关键词 图像放大，B一样条插值，有限脉冲响应，无限脉冲响应，现场可编程门阵列，动态可重构技术
1 引 言 图像放大是一种常用的数字图像处理技术，可广泛地应用于军事、航空、医学、通讯等方面。目前图像放大处理通常都采用软件方法去实现，尽管其算法多种多样，且图像放大后的质量也比较高，但是，由于其运算时间往往较长，因此在某些实时性要求较高的数字图像处理场合不能采用这种方法。采用硬件方法实现图像放大，虽然其处理速度可大大提高，不过，由于采用硬件实现时，资源非常有限，许多处理算法因过于复杂而无法通过硬件实现。目前在进行硬件图像处理过程中，由于大多采用低次数的插值算法(如0次或1 次)，因此图像显示的质量较差。为了在保证高速进行图像处理的前提下，同时达到图像放大处理的高质量要求，本文提出了一种在图像放大处理中，应用3次B一样条函数的插值与无限脉冲响应(infinite impulse response，IIR)和有限脉冲响应(finite impulse response FIR)的数字滤波技术相结合成快速B一样条插值算法， 并针对256级灰度的图像，设计出了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)动态可重构技术的高速、高质量的图像放大处理系统，其运算速度高，可以满足高速图像放大的要求。
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