基于fpga的lvds视频图像采集与预处理系统的设计实现

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1、万方数据藏术交流黄国鹏等：基于FPGA的LVDS视频图像采集与预处理系统的设计实现文章编号：1006—6268(2009)02-0032-04口基金项目：国家863项目，低成本动态LED光源系统开发(2006AA03A149)；电子发展基金，电视用TFT—LCD大尺寸LED背光模组研发及产业化(信部产【20071349号)。基；于FPGA的LVDS视频图像采集与黄国鹏1。刘卫东12-，乔明胜2。陈兴锋1(1．中国海洋大学电子系，青岛266100；2．海信电器股份有限公司，青岛266071)摘要：以LED背光源液

2、晶电视为应用背景。在FPGA硬件平台上实现了LVDS视频图像采集和直方图预处理系统的设计。关键词：现可编程门阵列；低压差分信号；直方图；约束中图分类号：TN911．73文献标识码：ADesignandImplementofFPGA-basedLVDSVideoAcquisitionandPreprocessingSystemHUANGGuo—pen91,LIUWei—don912．,QIAOMing—shen92,CHENXing-fen91(1．Dept．ofElectricalEngineering，Oce

3、anUniversityofChina，Qingdao266100；2．HisenseElectricCo．，Ltd，Qingdao266071)Abstract：Thispaper，takingLEDbacklightforLCDTVasapplicationbackground，hasresearchedtoachieveLVDSvideoacquisitionandpreprocessingsystembasedonFPGA．Keywords：FPGA；LVDS；histogram；constraints

4、己I吉J_仁jFPGA在信号实时处理领域得到越来越广泛的应用。相比ASIC和DSP，FPGA有更高的吞吐量、位级的可编程能力、开发周期短和风险大大降低等优点。随着65nm甚至45nm工艺技术的面世，FPGA在逻辑门集成数量和工作的频率上取得了很大的提高。在大数量数据处理领域，其并行处理数据的优势可以得到充分体现，特别是在在图像帧速率和分辨率要求比较高的场合使用高速大容量FPGA可以得到令人满意的结果。因此，利用FPGA做图像采集和对图像的预处理成为现代实时图像处理的一个方向。32现代显示AdvancedDisp

5、layFeb．，2009，总第97期收稿日期：2008-1I-11万方数据黄国鹏等：基于FPGA的LYDS视频图像采集与预处理系统的设计实现直方图是多种空间域图像处理的基础141，灰度直方图是分析一副图像的亮度特性的一个非常有用的工具，它可以用于图像处理的多个方面，例如灰度拉伸、自动对比度、动态伽玛调整等方面。因此，对实时图像做直方图统计的意义很大。我们可以利用实时直方图统计的结果实时地对视频图像做实时增强处理或者用于其他控制功能。LED背光液晶电视⋯以其低功耗，易于分区控制等优点得到越来越广泛的关注。其中利用

6、FPGA的实时性好、开发周期短、风险较低的优点对LED背光液晶电视动态背光控制和实时视频图像的处理是较好的解决方案。在液晶电视信号处理平台上开发LED背光系统在动态背光控制和实时视频图像处理方面上需要解决下面两个问题：(1)适应各种信号源(例如AV，DVI，HDMI等)的输入。(2)易于采集视频信号，低干扰、低噪声、低反射、低延时，传输距离较长。本文设计的方案，解决了这两个方面的问题，实现了LED背光液晶电视动态控制系统的建立，系统的灵活性强，满足了LED背光液晶电视不同的开发需求。1视频图像采集和直方图统计的

7、系统1．1系统硬件平台本系统基于现代LED背光液晶电视，采用XILINXTB一3S一1600E图像处理开发板，主芯片采用XC3S1600E一4FG484C作为系统的核心芯片，芯片接4片ELPlDAEDD5116AD．『-A一6B-EDDR存储器。LVDS的输入匹配电阻可以利用FPGA的IOBLOCK上的120Q的内部电阻，在例化IBUFDS时将DIFF_TERM设置为TRUE。另外，此开发板需要外接12V的电源输入。系统的输入是液晶电视SCALER的LvDS视频信号输出121，信号分辨率为1，366X768，场

8、频是60Hz，对不同信号源的输入LvDS信号输出的差分CLK的时钟不同，例如对于VGA信号输入，差分CLK的频率为74MHz，AV信号输入则是60MHz，这就需要FPGA的锁相环的锁相范围比较大，XILINXFPGA内部的DCM能够满足差分时钟的变化范围。I液晶电视lSCALER图1视频图像采集和直方图统计系统平台1．2系统软件设计图2是本视频采集系统和直方图统计系统的软件设计的流程图