[发明专利]基于FPGA的图像变换方法及飞机座舱显示系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的图像变换方法，通过FPGA实现图像旋转、平移、缩放基本图像变换，其特征在于，将待变换的图像窗口分割为多个子窗口后通过多个计算模块并行运算实现图像变换；图像变换子窗口分割原则为：控制图像变换子窗口对应的原始图像尺寸能够全部加载到FPGA内部图像变换模块的图像缓存。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的图像变换方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤:

步骤一、将原始图像变换窗口按矩形分割为多个子窗口；

步骤二、将分割后的多个图像变换子窗口分配给4路图像变换模块；

步骤三、原始图像加载：

将图像变换子窗口的四个顶点P₁～P₄，经坐标变换后得到对应的原始图像坐标P'₁～P'₄，取能够包含P'₁～P'₄的最小矩形作为图像加载区域，并依此将外部DDR3中的原始图像加载到FPGA内部的图像缓存；

FPGA内部图像缓存采用奇偶行分开存储和增加冗余数据的方式，实现单时钟周期同时输出索引坐标临近四个像素点的颜色值；

步骤四、坐标变换：

使用FPGA内部的浮点型运算资源实现对图像变换窗口内的像素点P坐标的矩阵变换，得到其对应的原始图像点P′的浮点型小数坐标，进一步得到点P′临近的四个像素点P_A～P_D坐标，并依据P_A～P_D到点P′的水平和垂直距离K₁～K₄得到其对点P′的差值系数K_A～K_D；

步骤五、颜色融合及图像变换结果输出：

依据坐标变换得到的差值系数K_A～K_D和从图像缓存中读出的像素点P_A～P_D的颜色值C_A～C_D计算到融合后点P的颜色值C_P，并将C_P写入点P完成图像变换。

3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的图像变换方法，其特征在于，步骤一中图像变换子窗口分割方式为：FPGA内部图像缓存为64kB，存储图像采用ARGB8888格式，窗口分割采用64×64像素的矩形窗口，窗口包含4096个像素点。

4.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的图像变换方法，其特征在于，步骤二中多个图像变换子窗口任务分配给4路图像变换模块的分配逻辑为：

a)采用环形轮询的方式分配任务；

b)当前任务发送给图像变换模块后，需等到图像变换模块完成原始图像加载后才能进行下一个任务分配；

c)如果轮询到的图像变换模块尚未完成前序任务，且有其他图像变换模块处于空闲状态，则跳过本图像变换模块；

d)如果轮询到的图像变换模块尚未完成前序任务，且其他图像变换模块也处于任务执行中，则等待本图像变换模块完成前序任务。

5.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的图像变换方法，其特征在于，步骤三中FPGA内部图像缓存增加冗余数据的具体方式为：采用288位宽的存储器，其中低256位存储正常的8个连续像素点，每个像素占32位，高32位作为冗余数据存储正常像素点的前一个像素点。

6.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的图像变换方法，其特征在于，步骤三中FPGA内部图像缓存采用两块独立的存储空间分别存储奇数行和偶数行。