基于FPGA的电子稳像平台的研究

1.5 VGA接口控制器

标准的VGA（640×480，60Hz）接口需要提供以下几组信号：3个RGB模拟信号、行同步信号HS和场同步信号VS。它的信号时序如图6所示。  



图6中VS为场同步信号，场周期为16.683ms，每场有525行，其中480行为有效显示行，45行为场消隐区，场同步信号每场有一个脉冲，该脉冲的低电平宽度为63μs（2行）。行周期为31.78μs，每显示行包括800点，其中640点为有效显示区，160点为行消隐区（非显示区）。行同步信号HS每行有一个脉冲。该脉冲的低电平宽度为3.81μs（即96个脉冲）。因此，VGA控制器的任务就是按要求产生所需要的时序。  

DISCLK为视频显示时钟，频率为25MHz，首先输入到模等于800的像素计数器中，输出的计数值与一个预先设好的比较器进行比较，当计数器的值大于160时，输出高电平，反之输出低电平，作为行同步信号；同理，利用一个模等于525的计数器对行同步信号进行计数和一个阈值为45的比较器可以产生所需要的场同步脉冲VS。  

产生的行、场同步信号和像素显示时钟分别被送到两个地址发生器中，产生所需要的控制帧存储器的地址信号。由于前面介绍的帧存控制器中采用为每行数据提供1024个存储空间的办法，因此在数据读出时也要进行相应管理。低位地址发生器产生的地址数据与一个比较器进行比较。当地址小于640时，帧存储器的读信号MEMRD位低电平有效，否则无效，这样有效像素数据就被完整地提出。由于VGA是一个模拟的接口标准，RGB彩色信息需要输入模拟量，因此帧存储器输出的数字信息还要经过D/A变换。系统先用飞利浦公司出品的TDA8771AH，它内部集成了三个视频D/A转换器，基于电阻网络架构，转换速率最高可达35MHz。由于它专用于数字电视、视频处理等相关领域，因此使用十分简单，只需要提供24bit数字信息和一个转换时钟即可。VGA控制器原理图如图7所示。  



2 系统集成  

综上所述，完整的电子稳像系统结构如图8所示。摄像头输入的信号采用PAL制式，经过视频处理接口后形成RGB565格式的数字视频信号和控制信息；帧存控制器作为整个平台的核心，在将数据写入帧存储器的同时，对数字化的图像信息进行去隔行处理，再将数据读出送往VGA控制器时进行放大变换。VGA控制器则负责将数据按照VGA标准时序送往显示器上。  

在该平台上实现了文献中K0等人提出的一种最简单的基本位平面的电子稳像算法，对于8位的灰度图像，可以表示为：利用第4层进行运算，其依据是在多帧图像进行BPM运算后发现，该层的误差结果较平滑。然而，K0的BMP-b4算法在不同的图像序列和信噪比的情况下，并不能总得到一个最优解；在某些情况下，b4、b5或b6会得到更好的结果。  

目前资料显示电子稳像技术作为近年新兴技术还处于试验研究阶段，因其适用范围广阔而展现了乐观的研发前景。