Affin transzformációs egység megvalósítása FPGA áramkörön

OData támogatás
Konzulens:
Szántó Péter
Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

A videótechnikában és a műsorszórásban a videók képét gyakran különféle transzformációknak vetik alá. Leggyakrabban eltolásról, skálázásról, forgatásról beszélhetünk. Több esetben, pl. élő közvetítések során ezeket a feladatokat valós időben kell elvégezni, ami a ma és a közeljövőben alkalmazott felbontásokon (Full HD, 4K) igen számításigényes feladat, ezért erre a célra alkalmas jelfeldolgozó egységre van szükség. Diplomamunkám során egy ilyen transzformációs egység fejlesztésével foglalkoztam FPGA áramkörön.

Az alkalmazott transzformációk nem mindegyike lineáris, ezért az affin transzformációk halmazába tartoznak. A képeket reprezentáló szokásos két dimenziós vektorokkal az affin transzformációk kezelése nehéz. A homogén koordináták használata nyújt erre a problémára megoldást, hiszen így bármelyik affin transzformációt egy mátrixszal lehet jellemezni.

A bemeneti kép transzformálását újramintavételezéssel végzi el az egység. A megfelelő képminőség érdekében szűrést kell alkalmazni, valamint a kép skálázásakor felmerülő alul- és túlmintavételezés ellen előzetes átméretezést érdemes alkalmazni. Mivel ezek erőforrásigényes feladatok, kompromisszumos megoldásként trilineáris szűrő és átlagolást végző átméretező alkalmazása javasolt.

Az újramintavételezés a bemeneti kép szükséges részének végigpásztázását jelenti. A kimeneti képen sorfolytonosan végighaladva lekövetendőek a bemeneti képen is a lépések. Hogy egy lépés a kimeneti képen milyen irányú lépésnek felel meg a bemeneti képen, a transzformációs mátrix határozza meg.

Mivel a manapság használatos felbontásokon a képkockák mérete igen nagy, a feldolgozás során felhasznált képek tárolása külső memóriát igényel. A memóriából való kiolvasás az esetek túlnyomó többségében nem sorfolytonosan történik, ami az olvasás idejét jelentősen csökkenti. Ezért az olvasást egy gyorsítótár segíti, ami a bemeneti kép négyzet alakú területeit tárolja, így bármilyen irányú olvasás esetén is gyors hozzáférést biztosít.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.