基于fpga的實時立體視頻融合轉換方法
【技術領域】
本發明屬于高清立體視頻領域，尤其涉及到高清分辨率的多視點的2D/3D處理技術。特別是一種基于FPGA的實時立體視頻融合轉換算法.
【背景技術】
3維立體技術并不是新興事物，它有著將近170多年的歷史。傳統的裸眼立體成像系統受到產品重量，系統尺寸，總體功耗的影響，本系統要求在小尺寸、高速度、低功耗的硬件電路上實現。常見的立體顯示系統為采用SOC (偏上系統)芯片加上DDR3類似的外部存儲器，然后軟件控制SOC內部集成的圖像處理模塊實現圖像處理，普遍存在效率低，功耗大，系統結構復雜，成本高的問題。
針對上述存在的問題，本發明基于FPGA的實時立體視頻融合轉換算法，系統結構簡單，體積小，功耗低，增加了 FPGA在高清分辨率視頻圖像處理方面的應用。
【發明內容】
本發明目的是，提出一種基于FPGA的實時立體視頻融合轉換算法。具有效率高，功耗低，系統結構簡明及可以控制成本。
本發明的技術方案是:一種基于FPGA的實時立體視頻融合轉換算法，其特征在于:包括串口通訊模塊，FPGA主板；FPGA主板包括串口通訊模塊，HDMI輸入寄存器配置模塊，HDMI輸出寄存器配置模塊，IIC接口控制模塊，HDMI子卡即HDMI輸入控制模塊，HDMI輸出控制模塊，DDR3內存控制模塊，時鐘生成模塊，HDMI1080Pi60Hz時序生成模塊；由PC輸出未經融合的左右格式的視頻源，左右格式分辨率為1920*1080，通過HDMI接口輸入左右格式圖像、HDMI接口輸出立體視頻，視頻源通過HDMI1.4接口輸入到FPGA，利用FPGA的并行高速融合算法實現左右格式到立體格式視頻的轉換；最后通過HDMI1.4的輸出接口接到顯示屏上顯示立體視頻，完成高清立體視頻的轉換與顯示，同時通過串口通訊模塊可以控制左右格式的融合順序；串口通訊模塊采用UART協議，接受PC發出的指令來調整左右格式圖像的融合順序。
同時通過串口模塊可以控制左右格式的融合順序。相對于傳統的軟件算法實現視頻格式轉換。
本發明提出的實時立體視頻融合轉換接口電路板使用Kintex-7FPGA為主處理芯片，同時配合1080P@60Hz HDMI輸入輸出子卡完成一系列圖像處理功能，利用FPGA的高速并行性，在速度、成本、穩定性方面有了較大的突破，增加了 FPGA在視頻圖像處理方面的實用性。
具體包括以下步驟:首先由PC(I)輸出左右格式的視頻源，左右格式的視頻源由分辨率為960*1080的單視圖從左到右依次排列組成，分辨率為1920*1080。PC(I)輸出的全視圖格式的視頻源流向HDMI輸入控制模塊的HDMI1.4輸入子卡(2)，HDMI1.4輸入子卡(2)的視頻處理能力為1080Ρ@60Ηζ.經過HDMI1.4輸入子卡(2)的視頻源進入FPGA主板(3)，在FPGA主板(3)內完成左右視圖格式到立體格式視頻的轉換算法。
轉換后的立體格式的視頻源進入HDMI1.4輸出子卡(4)，最后通過HDMI1.4輸出子卡
(4)的立體格式視頻源在3D IXD(5)上顯示，得到分辨率為1080P的立體圖像。
HDMI輸入寄存器配置模塊的作用是配置HDMI視頻解碼芯片，采用IIC協議來配置。 HDMI輸出寄存器配置模塊的作用是配置HDMI視頻編碼芯片，采用IIC協議來配置。 IIC接口控制模塊用來產生符合IIC協議的時序。
FPGA主板內部HDMI輸入控制模塊完成3項功能:1)采取乒乓切換的算法讀取輸入視頻流從而提高了視頻流吞吐量，避免了讀寫沖突；2)將左右格式圖像的對應像素點融合成立體格式的像素點；3)生成符合AXI4總線的時序把有效像素寫入DDR3_SDRAM;
FPGA主板內部HDMI輸出控制模塊DDR3_2_HDMI主要完成3項功能I)以1080P@60Hz時序輸出像素到HDMI輸出接口 ；2)生成符合AXI4總線的時序從DDR3_SDRAM讀出融合后的有效像素；3)基于乒乓切換的算法從DDR3中讀取視頻流，從而避免了讀寫沖突。
FPGA主板內部DDR3內存控制模塊MIG主要完成輸入視頻流向DDRS_SDRAM的寫入控制，DDR3_SDARAM向輸出視頻流的輸出控制。
FPGA主板負責完成左右格式圖像到立體格式圖像的轉換算法，其中時鐘生成模塊CLK_GEN產生FPGA內部的時鐘信號以及復位信號。
FPGA主板內部HDMI 1080Pi60Hz時序生成模塊主要完成HDMI輸出接口的時序。
FPGA主處理芯片為XILINX公司的Kintex_7FPGA芯片，處理能力強，運算速度快。
本發明有益效果:實現了通過HDMI接口輸入左右格式圖像、HDMI接口輸出融合立體視頻，由PC輸出未經融合的左右格式的視頻源，利用FPGA的并行高速融合算法實現左右格式到立體格式視頻的轉換。最后通過HDMI1.4的輸出接口輸入到顯示屏上，完成高清立體視頻的轉換與顯示，同時通過串口模塊可以控制左右格式的融合順序。相對于傳統的軟件算法實現視頻格式轉換，本發明提出的實時立體視頻融合轉換接口電路板，使用Kintex-7FPGA為主處理芯片，同時配合1080P@60Hz HDMI輸入輸出子卡完成一系列圖像處理功能，HDMI1.4輸入子卡⑵的視頻處理能力為1080P060HZ.HDMI1.4輸出子卡(4)的視頻處理能力為1080P@60Hz ;利用FPGA的高速并行性，在速度、成本、穩定性方面有了較大的突破，增加了 FPGA在視頻圖像處理方面的實用性。
【附圖說明】
圖1左右視圖格式。
圖2 FPGA內部左右格式到立體格式視頻的轉換算法。
圖3 HDMI輸入控制模塊HDMI_2_DDR3內部生成示意圖。
圖4 HDMI輸出控制模塊DDR3_2_HDMI內部生成示意圖。
【具體實施方式】
下面將結合附圖具體說明本發明的實施方式。
基于FPGA的超高清立體視頻接口轉換算法系統框圖如圖2所示。
首先先由PC輸出左右視圖格式的視頻源，左右視圖格式如圖1由2幅分辨率為960*1080的單視圖從左到右依次排列組成。 PC輸出的左右格式的視頻源流向HDMI1.4輸入子卡。HDMI1.4輸入子卡的視頻處理能力為 1080Ρ@60Ηζ.基于FPGA的超高清立體視頻接口轉換算法系統，由PC，HDMI1.4輸入子卡，燈扯61-7??64主板，邢111.4輸出子卡，30 LCD構成，其中:
PC輸出的視頻源為左右格式的視頻源，如圖1所示。左右視圖格式由2幅分辨率為960*1080的單視圖從左到右依次排列組成。
Kintex-7FPGA主板內部串口通訊模塊采用UART協議，接受PC發出的指令來調整左右視點圖像的融合順序。
通過HDMI輸出寄存器配置模塊來配置HDMI視頻編碼芯片，采用IIC協議來配置。通過HDMI輸入寄存器配置模塊來配置HDMI視頻解碼芯片，采用IIC協議來配置。Kintex-7FPGA主板負責完成左右格式到