论文摘要
视频图像处理功能是军用图形显示控制系统中重要组成部分,为了保证军用图形显控系统在复杂恶劣的战场环境下稳定可靠的工作,需要对其进行特殊设计,以提高系统的稳定性、安全性及应对在战场上可能遇到的各种极度恶劣环境的能力。考虑到专业视频叠加芯片虽然能提供各种视频处理功能,但一般只有商业级芯片,不能满足环境适应性要求。本文采用FPGA实现视频图像叠加,优势在于:首先,FPGA芯片有完全满足环境适应性要求的商用级、工业级、军用级芯片,并且FPGA设计结构灵活,有较强的通用性。其次,FPGA适于模块化设计,功能易于维护和扩展,开发周期较短。论文的主要工作如下:第一,对FPGA设计工具和视频叠加原理进行了分析,包括FPGA开发流程、Verilog HDL编程等。第二,详细阐述了视频图像叠加FPGA的模块划分,将其划分为四个模块:YCbCr视频流处理模块、SDRAM控制模块、视频图像叠加及输出模块和控制及外设接口模块。第三,采用波形仿真软件modelsim,进行了波形仿真,利用Altera公司的QuartusⅡ对视频叠加模块进行了综合。本设计通过图像采集芯片将一路PAL模拟信号和一路18位LVDS信号转换成数字视频信号后,送入FPGA,在FPGA中完成视频图像叠加。最后通过LCD显示处理后的视频图像。FPGA主要由四个模块组成:YCbCr视频流处理模块、SDRAM控制模块、视频图像叠加及输出模块和控制及外设接口模块。YCbCr视频流处理模块完成数字YCbCr信号转换成数字RGB信号,并完成伽玛矫正、图像锐化等处理。SDRAM控制模块完成帧存器件控制和接口及仲裁机制。视频图像叠加及输出模块实现视频图像叠加,产生HS、VS信号,输出数字RGB信号到D/A器件。控制及外设接口模块通过与主机通讯,完成叠加需求控制和各种视频参数的调节。试验结果表明,视频输入信号叠加后,输出显示清晰。现已完成所有的软、硬件调试工作,并在某型飞机座舱图形显示系统中实际应用,效果良好。