高分辨率圖像實時處理的應用于Bayer格式圖像預處理的介紹

　　高分辨率圖像實時處理在通信、醫(yī)學、軍事、航天航空、信息安全等領域有著廣泛的應用和發(fā)展。在圖像實時處理的過程中，下層圖像預處理的數據量大，運算簡單，但是要求運算速率高，可以用FPGA硬件來處理，上層所處理的數據量少，算法結構復雜，適于運算速度快，尋址靈活的DSP數字信號處理器進行處理。這里提出了一種FPGA+DSP相結合的實時圖像處理系統(tǒng)，并應用于傳像光線束傳遞圖像。CMOS實際采集的是光線束的出端圖像，FPGA將CMOS采集的Bayer格式的圖像轉換為RGB格式的亮度信號。由于光纖出、入端結構不同，需要DSP準確每根光纖的中心位置，重新排序才能輸出正確的圖像信息。該系統(tǒng)充分發(fā)揮了FPGA和DSP各自的優(yōu)勢，能更好地提高圖像處理的實時性，降低成本。

　　1 Bayer圖像格式

　　CMOS圖像傳感器作為一種基礎器件可以實現信息的采集、轉換以及視覺功能的擴展，并能直觀真實地給出可視圖像信息。系統(tǒng)中CMOS圖像傳感器輸出2 592x1 944x12 bit的Bayer格式的圖像（該格式的圖像本身就是數字信號，因此無需對圖像進行模數轉換），Bayer圖像格式如圖1所示。在圖l中，每個方格代表一個像素，并且只含有R、G、B中的一種顏色分量，奇數行由G、R像素交替構成，偶數行由B、G像素交替進行，其中G像素分量占所有像素的一半，R像素和G像素占另一半。因為G像素分量是R、B像素分量的2倍，所以如果G像素分量采用好的插值方法，不僅可以提高G像素分量的質量，也能提高R和B像素分量的質量。由于TMS320DM642的video port capture接口的數據總線是8位或者16位（該系統(tǒng)采用了更適合DSP處理的8位數據），所以為了后續(xù)的DSP能夠更好的處理數據并減少DSP的運算量，需要使用FPGA先將輸出的圖像數據取高8位，然后依據每個像素點與相鄰8個像素點之間的關系，使用雙線性插值法將Bayer圖像格式轉換成24位的RGB圖像格式和亮度信號，然后將處理后的數據發(fā)送給DSP。