论文题目: 面向特种LCD图像处理方法与FPGA实现研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 精密仪器及机械
作者: 盛磊
导师: 徐科军
关键词: 特种,图像处理,图像缩放,隔行转逐行,在屏幕显示
文献来源: 合肥工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着数字化作战模式的发展,在机载、舰载、装甲车辆等军用装备中将越来越多地要求使用轻、薄和节能的液晶显示器(LCD),因此,LCD在军事领域将有巨大的应用前景。但是,军用LCD在性能方面有一些特殊的要求,例如工作温度范围、对比度、夜视兼容和抗阳光等。而目前通用的商用LCD显示控制板存在着工作温度范围窄(0℃～40℃)、亮度和对比度调节范围过小的缺点,不适用于高低温(-40℃～65℃)和特殊光照条件(过亮/过暗)的作战环境。所以,几乎全部军用特种LCD都是由商用LCD“加固”而成。采用加热加固的方法会使LCD的功耗增加、可靠性降低和体积变大,而且加固后的LCD功能单一、系统兼容性差。 为此,本文研究特种LCD的图像处理方法和FPGA实现方案,并研制出基于FPGA的若干实际应用系统,有效地解决目前存在的问题。本文主要研究内容为: (1) 给出一种基于彩色空间变换的色彩调整方法,在YCrCb空间内实现亮度和色度分离,避免了RGB空间两者同时变化造成偏色和失真的现象,并在FPGA内采用流水线结构改进3阶矩阵运算的逻辑结构,节省出2/3的逻辑资源,提高了模块的最高运行速度;提出一种基于图像均值的直方图扩展对比度调整算法,它是以一帧图像的灰度均值为中心进行直方图扩展,具有灰度自适应性,效果优于现有的方法:采用基于6点的LCD Gamma校正法,在Gamma曲线的每个小分段内分别进行拟合,提高彩色还原的准确性,加快了校正速度,并在FPGA内利用双端口RAM设计出具有可编程特性的LCD Gamma校正模块。 (2) 研究利用FPGA实现图像实时缩放处理的方法,选择能够满足特种LCD要求的双线性插值法作为研究对象,实时计算插值系数dx和dy,并采用流水线结构进行插值计算,仅使用FPGA中的3个双端口RAM来缓冲图像数据,没有外扩大容量帧存储器,降低了成本,提高特种LCD的系统兼容性。 (3) 设计一种针对特种LCD更为简捷、有效的隔行转逐行扫描的实现方案,即利用图像实时缩放的方法,把一场图像缩放到LCD的分辨率,实现复合视频图像在LCD的“满屏”显示,改善现有特种LCD在显示隔行扫描的复合视频信号时,遇到图像信息丢失或显示效果不佳的问题。 (4) 设计出一种基于字符和位图的数字OSD控制核,合理使用分布式RAM和块RAM两种逻辑资源来存储字符和位图信息,OSD图像由数字逻辑自动合成,编程简单灵活,使特种LCD的参数调整更加方便。 (5) 研制成功基于FPGA的特种LCD显示控制板,能显示三种分辨率640×480,800×600,1024×768的图像信号;支持宽范围的亮度、对比度、显示位置等参数的实时调整,
论文目录:
第1章 绪论
1．1 课题研究的目的与意义
1．2 特种 LCD的关键技术
1．2．1 图像色彩调整
1．2．2 图像实时缩放
1．2．3 隔行转逐行
1．2．4 在屏幕显示
1．3 课题来源与本文的主要内容
第2章 图像色彩调整方法与 FPGA实现
2．1 色彩调整原理与方法
2．1．1 现有不变换空间的调整方法
2．1．2 基于彩色空间变换的调整方法
2．1．3 彩色空间变换的 FPGA实现方法
2．1．4 仿真实验结果
2．2 对比度调整的方法
2．2．1 现有的调整方法
2．2．2 基于图像均值的直方图扩展法
2．3 Gamma校正
2．3．1 Gamma校正的基本原理
2．3．2 基于6点的 LCD Gamma校正
2．4 本章小结
第3章 图像缩放算法与 FPGA实现
3．1 图像缩放算法
3．1．1 基本原理与分析
3．1．2 双线性插值法
3．2 FPGA实现方法
3．2．1 运算数据准备
3．2．2 运算系数生成与逻辑控制
3．2．3 双线性插值计算
3．2．4 关于系统时钟频率的分析
3．3 测试和性能分析
3．3．1 总体性能
3．3．2 各子模块仿真测试
3．4 本章小结
第4章 隔行转逐行扫描方法与 FPGA实现
4．1 去隔行变换原理
4．1．1 场内去隔行法
4．1．2 帧间滤波去隔行
4．2 面向LCD的去隔行处理流程
4．3 基于图像缩放的去隔行实现方案
4．4 本章小结
第5章 数字 OSD控制核的FPGA实现
5．1 数字 OSD控制核总体设计方案
5．2 FPGA各逻辑子模块设计
5．2．1 存储器组织结构设计
5．2．2 图像生成模块的设计
5．2．3 用户 MCU接口的设计
5．3 测试与分析
5．4 本章小结
第6章 基于 FPGA的应用系统研制
6．1 特种 LCD显示控制板
6．1．1 系统组成和处理流程
6．1．2 LCD显示控制逻辑设计
6．1．3 调试步骤与测试结果
6．2 特种 LCD图像调节板
6．2．1 系统组成和工作流程
6．2．2 子模块设计
6．2．3 调试与实验
6．3 图像采集显示板
6．3．1 系统总体方案
6．3．2 系统硬件研制
6．3．3 DSP软件研制
6．3．4 实验结果
6．4 本章小结
第7章 总结与展望
攻读博士学位期间发表的论文
参考文献
发布时间: 2005-07-13
参考文献
- [1].SAR图像处理的若干关键技术[D]. 李卫斌.西安电子科技大学2004
- [2].逆合成孔径雷达成像及目标识别[D]. 张兴敢.南京航空航天大学2002
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相关论文
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- [2].基于FPGA的高速图像处理算法研究及系统实现[D]. 王建庄.华中科技大学2011
- [3].TFT-LCD驱动技术的研究[D]. 杨虹.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所2000
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