為了快速、高效地在FPGA平臺上實現(xiàn)色彩插值算法并得到高質(zhì)量的彩色圖像,使用Xilinx高層次綜合工具HLS設計并實現(xiàn)一種改進的色彩插值算法。該算法融合雙線性插值算法和一階微分邊緣導向插值算法完成圖像色彩插值,對以R分量與B分量為中心像素點的像素使用一階微分邊緣導向插值算法插值計算缺失的顏色分量,對以G分量為中心像素點的像素使用雙線性插值算法插值計算缺失的顏色分量。該算法充分考慮圖像邊緣插值效果與FPGA硬件資源占用量,可對Bayer格式圖像進行還原,恢復全彩色圖像。本文使用HLS開發(fā),與傳統(tǒng)FPGA開發(fā)相比縮短了開發(fā)周期,提高了開發(fā)效率。在Kodak數(shù)據(jù)集上的測試結(jié)果表明,改進的色彩插值算法的彩色峰值信噪比（CPSNR）相較于常規(guī)算法高4～6dB,且減少了圖像鋸齒現(xiàn)象和邊緣模糊等問題,本文算法占用FPGA資源較少,可實現(xiàn)實時的圖像色彩插值。 

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

Bayer色彩濾波陣列（CFA)

如圖2(a）所示，當以藍色分量B22為中心像素點時，針對需要恢復的綠色分量和紅色分量，本文使用一階微分邊緣導向插值算法進行色彩還原。對需要插值的綠色分量，首先計算水平方向和垂直方向上的梯度大小，取梯度較小方向上的像素點作為估計點，計算當前缺失像素，ΔHg表示水平梯度，ΔVg表示垂直梯度。缺失的G分量插值計算方式如式（2）所示：

使用Vivado HLS完成Bayer格式圖像色彩還原的流程如圖3所示。本文使用Sony IMX系列CMOS傳感器完成圖像采集，圖像尺寸為2 048×1 536。系統(tǒng)運行時，攝像頭完成取圖，原始Bayer格式圖像數(shù)據(jù)流進色彩插值IP，通過AXI4-Stream協(xié)議將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為HLS opencv庫下的hls::Mat格式，然后進行色彩插值運算，最后將處理完成的圖像再經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換流出色彩插值IP，完成Bayer格式圖像的色彩插值，最終得到RGB彩色圖像。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3650466