[发明专利]一种视频图像处理器

说明书

技术领域

本发明涉及数字家庭技术领域，尤其涉及一种视频图像处理器。

背景技术

数字图像处理的研究源于两个主要应用领域：其一是为了便于人们分析而对图像信息进行改进；其二是为使机器自动理解而对图像数据进行储存、传输及显示。从20世纪60年代至今，数字图像处理领域已经取得了极大的发展。早期的图像处理的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。从上世纪70年代开始，计算机视觉发展迅速，人们通常将其分为两个层次：低层的图像处理和高层的图像理解。

低层计算机视觉技术与数字图像处理完全重合，其处理步骤通常为：图像由一个传感器(例如TV摄像机)获取并将其数字化，然后进行噪声抑制，接着进行图像增强，以增强与图像理解有关的物体特征。图像分割是接下来的步骤，计算机尝试将物体从背景中分离出来，并且使它们彼此互相区分开。

高层的计算机视觉取决于知识、目标以及如何达到这些目标的计划。高层计算机视觉试图模仿人类的认知和根据包含在图像中的信息进行决策的能力。高层视觉从某种形式的形式化世界模型开始，然后将通过数字化图像感知的“真实”与该模型进行比较，试图找出匹配。当差别显现出来的时候就寻找部分匹配(或子目标)来克服错配；计算机转向低层图像处理，寻找用于更新模型的信息。这个过程反复进行，因此“理解”图像变为一个在自顶向下和自底向上两个过程之间的协作。引入一个反馈回路，从高层的部分结果为低层的图像处理提出任务，而反复的图像理解过程应该最终收敛于全局的目标。图像增强属于计算机视觉的低层部分，指按特定的需要突出图像中的某些信息，同时削弱或去除某些不需要的信息的处理方法。其主要目的是使处理后的图像对某种特定的应用来说，比原始图像更适用。因此，图像增强是为了某种应用目的而去改善图像质量的，处理的结果使图像更加适合于人的视觉特性或机器的识别系统。图像增强效果的好坏，直接影响图像分割的效果以及高层图像理解的结果。

在视频图像处理系统中，诸如图像相减等操作，处理的数据量很大，对处理速度的要求很高，但算法结构相对简单，适合用FPGA进行硬件实现。本发明采用在FPGA上进行图像视频处理。由于FPGA的开发具有很强的灵活性，因此，可以利用FPGA的资源，在芯片上实现视频图像处理的串口通信功能，从而简化了电路，缩小了体积，提高了可靠性，并且在使用上有很大的灵活性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种视频图像处理器，可以利用FPGA的资源，在芯片上实现视频图像处理的串口通信功能，从而简化了电路，缩小了体积，提高了可靠性，并且在使用上有很大的灵活性。

一种视频图像处理器，包括双接口RAM接收器、波特率发生器、双口RAM发送器；该视频图像处理器在FPGA上实现视频图像处理器分系统与系统之间的数据串行通信，采用UART串行数据传输协议，通信的传输波特率、FPGA系统时钟频率均采用参数化设计，可满足不同系统主频和传输波特率要求。

优选地，分系统发送接收有帧头、帧尾，用来判断数据接收的正确性；数据格式为一个起始位低电平0，8个数据位数，一个停止位高电平1，一个数据串为10位。

优选地，为解决串口与视频图像部分的异步通信问题，采用了在FPGA上产生双口RAM实现串口与视频图像处理部分的对接；双口RAM就是存储数据共享的存储器，配备两套独立的地址、数据和控制线，允许两个独立的CPU或控制器同时异步地访问存储单元，特别适合异步处理器之间的异步高速通信；双口RAM的存储空间大小和数据地址位数均采用参数化设计，使得双口RAM的存储空间大小可根据实际应用需要进行调整，增加了串口使用的灵活性和通用性。

优选地，串口在接收数据时，理想的采样点是在数据位的中间；为了对串行数据位进行精确采样，可对数据位时间进行分段，分段数越大，则采样点越靠近中间点，但同时也增加了系统的开销；本设计中采用了16倍时间分段。

优选地，串口发送器采用双口RAM与视频图像处理部分对接，视频图像处理部分将并行数据发送到双口RAM中然后，在发送控制信号即视频场同步信号的控制下，由串口发送器将双口RAM中的并行数据读出来，并转为串行数据发送出去。