基于FPGA的实时视频采集实现+电路原理图(2)
4.3.2 LED显示模块 21
5 系统调试运行 23
5.1 系统仿真 23
5.2 FPGA配置下载 23
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
附录 开发板视频扩展板电路原理图 29
1 绪论
在数字技术飞速发展的今天， 数字视频处理技术作为数字信号处理及数字图像处理领域最活跃的研究方向之一， 在通信、多媒体应用、航空航天、IT、雷达、遥测遥感等行业相关应用中有着巨大前景[1]。FPGA以其并行处理的优势在图像处理系统中有着广泛的应用，本课题的主要目的是掌握FPGA的基本开发方法和视频采集与处理的相关知识，在此基础上开发出实用的基于FPGA的实时视频采集系统。
1.1 课题意义和发展现状
当今世界进入数字化信息的时代，各种形式的信息以数字化方式存储于各种媒质中，而且越来越多的信息开始由传统的模拟存储和处理方式向数字化存储和处理方式转变。图像信息作为人类最重要的信息源之一，图像采集技术和改善图像质量的图像处理技术也开始向数字化方向转变。
目前实时视频采集应用广泛，以下领域发挥作用：
(1)通讯领域。通讯主要包括图像信息的传输、电视电话会议。主要进行图像的压缩和传输。
(2)航空航天领域。数字图像处理技术不仅用于处理来自月球、火星的照片，而且在飞机的遥感和卫星遥感技术中也有很广泛的应用，用来对图像进行加工处理提取有用的信息;目前大部分国家应用卫星遥感技术进行资源调查、农业规划、城市规划、森林调查、病虫害检测、水火检测、环境污染检测、石油勘查、矿产量探测、大型工程地理位置勘探分析、地质结构、水源及环境分析等。[2]
(3)安全领域。指纹识别、视频跟踪及监控等;公安部门的现场照片、指纹、手迹、印章、人像等的处理和辨识;军事目标的侦察、制导和警戒系统;历史文字和图片档案的修复和管理等。[3]
(4)医学领域。整容、立体脑图像配准、心脏核磁共振数据的可视化、支气管虚拟内窥镜。图像处理的医学应用非常广泛，无论是临床诊断还是病理研究都大量采用图像处理技术;它的直观、无创伤、安全方便等优点备受青睐。[4]
(5)视频和多媒体系统。目前电视制作广泛使用图像处理、变换、合成图像，动态图像的采集、压缩、处理、存贮和传输等。[5]
(6)工业生产中的应用。在生产线中对产品及其部分进行无损检测是图像处理技术在工业生产中的又一个重要应用，主要有:自动装配线中检测零件的质量、印刷电路板疵病检查、弹性力学照片的应力分析、流体力学图片的阻力和升力分析、邮政信件的自动分拣、港口和交通监控和食品检测等。[6]
1.2 本论文主要内容
本课题使用FPGA作为核心器件设计制作视频采集系统，主要实现从模拟视频输入解码为数字视频再编码为模拟视频的输出过程，论文的章节主要如下：
1.绪论，介绍发展现状和课题意义。
2.视频采集系统整体架构，介绍本课题所使用的开发平台，以及FPGA开发设计流程；
3.硬件电路设计，主要介绍本课题所使用的两个芯片：SAA7113和SAA7121；
4.软件程序设计，包括verilog语言的简介，程序各模块说明，着重介绍I2C总线接口模块；
5.系统调试运行，包括仿真和程序配置下载。
2 视频采集系统整体架构
从视频输入端输入的视频为模拟信号，经过视频解码芯片将信号转换为数字视频信号格式，再通过视频编码芯片转换格式供输出端显示，示意图如图2.1所示。