图像缩放算法研究及其FPGA实现.pdf
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2022-07-11
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摘要
图像缩放在图像处理领域中，发挥省重要作用。图像的分辨率调整和格式变
换，都需要用到图像缩放技术。随着多媒体技术和大规模集成电路的发展，利用
硬件实现视频图像无级缩放已成为图像处理研究的一个重要课题。
图像缩放通常由插值算法实现。传统的插值算法由于实现原理的局限性，在
缩放时容易引起边缘锯齿或细节模糊现象。针对传统插值算法的这个不足，出现
了许多基于边缘改进的算法。但这些算法一般只能完成２‘倍数插值，无法真正
做到基于边缘的无级缩放。
为了实现基于边缘改进的无级缩放，本文做了如下五个方面的研究一作：
１．系统回顾了图像缩放技术，包括传统图像缩放技术和多边缘检测插值，
分析了这些图像缩放技术的优缺点。
２．重点研究了新兴的方向多项式插值算法，该算法能够真正完成基于边缘
改进的无级缩放。
３．提出改进的方向多项式插值算法（ＩＯＰＩ算法），该算法针对硬件实现，
做了两个方面改进：提出ＥＤＶ算法，简化边缘方向的确定；提出Ｃｕｂｉｃ６
逼近插值算法（Ａ—Ｃｕｂｉｃ６算法），改善平坦区域缩放效果。其中的ＥＤＶ
算法通过加减、比较模块，完成边缘方向的确定。相比原算法中的乘除
法、直方图计算，大大简化了硬件实现，降低了硬件实现成本。Ａ—Ｃｕｂｉｃ６
算法利用查找表简化了Ｃｕｂｉｃ６点插值算法的实现，而且明显改善了非边
缘区域的缩放效果。
４，研究缩放算法与图像质量的评价方法。比较、分析各算法的软件仿真结
果，得出结论：本文提出的１０ＰＩ算法在平坦区域和边缘区域都具有比其
它算法更突出的效果。
５．结合实时视频处理要求，研究了ＩＯＰＩ算法的ＦＰＧＡ实现。己完成最近邻
域插值和Ａ—Ｃｕｂｉｃ６算法的ＦＰＧＡ实现，可以在硬件半台上稳定工作。
关键词：无级缩放；ＩＯＰＩ；ＦＰＧＡ
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