高分辨率图像实时处理的应用于Bayer格式图像预处理的介绍

　　高分辨率图像实时处理在通信、医学、军事、航天航空、信息安全等领域有着广泛的应用和发展。在图像实时处理的过程中，下层图像预处理的数据量大，运算简单，但是要求运算速率高，可以用FPGA硬件来处理，上层所处理的数据量少，算法结构复杂，适于运算速度快，寻址灵活的DSP数字信号处理器进行处理。这里提出了一种FPGA+DSP相结合的实时图像处理系统，并应用于传像光线束传递图像。CMOS实际采集的是光线束的出端图像，FPGA将CMOS采集的Bayer格式的图像转换为RGB格式的亮度信号。由于光纤出、入端结构不同，需要DSP准确每根光纤的中心位置，重新排序才能输出正确的图像信息。该系统充分发挥了FPGA和DSP各自的优势，能更好地提高图像处理的实时性，降低成本。

　　1 Bayer图像格式

　　CMOS图像传感器作为一种基础器件可以实现信息的采集、转换以及视觉功能的扩展，并能直观真实地给出可视图像信息。系统中CMOS图像传感器输出2 592x1 944x12 bit的Bayer格式的图像（该格式的图像本身就是数字信号，因此无需对图像进行模数转换），Bayer图像格式如图1所示。在图l中，每个方格代表一个像素，并且只含有R、G、B中的一种颜色分量，奇数行由G、R像素交替构成，偶数行由B、G像素交替进行，其中G像素分量占所有像素的一半，R像素和G像素占另一半。因为G像素分量是R、B像素分量的2倍，所以如果G像素分量采用好的插值方法，不仅可以提高G像素分量的质量，也能提高R和B像素分量的质量。由于TMS320DM642的video port capture接口的数据总线是8位或者16位（该系统采用了更适合DSP处理的8位数据），所以为了后续的DSP能够更好的处理数据并减少DSP的运算量，需要使用FPGA先将输出的图像数据取高8位，然后依据每个像素点与相邻8个像素点之间的关系，使用双线性插值法将Bayer图像格式转换成24位的RGB图像格式和亮度信号，然后将处理后的数据发送给DSP。