FPGA数字图像处理技术概念

图 7-2 所示的流程中，视频信号的放大、模数转换和格式转换由专用的视频处理芯片完成，FPGA 需要完成对视频信号转化后的数字图像进行处理和运算。在进行具体的开发前先介绍一下相关的概念。

1．像素

一幅平面图像可以看成是由许许多多的小单元组成，在图像处理系统中，这些组成画面的细小单元称为像素。像素越小，单位面积上的像素数目就越多，由其构成的图像就越清晰。一幅黑白或者灰度平面图像，表征它的特征参量是亮度。这就是说，组成画面的每个像素，不但有各自确定的几何位置，而且它们各自还呈现着不同的亮度。又由于电视系统传送的是活动图像，因而每个在确定位置上的像素其亮度又随时间不断地变化着，也就是说像素的亮度又是时间的函数。像素亮度既是空间（二维）的函数，同时又是时间的函数。

2．一帧图像

电视系统中把构成一幅图像的各像素传送一遍称为进行了一个帧处理，或称为传送了一帧，每帧图像由许多像素组成。因此组成一幅完整图像也叫做一帧图像。

3．一场图像

PAL 制电视图像是隔行扫描的，即一帧图像分两次扫描，第一次扫描奇数行的图像，第二次扫描偶数行的图像。每次扫描获得的图像称为一场图像，分为奇数场和偶数场。

4．图像的串行传输

根据人的视觉惰性，可把组成一帧图像的各个像素的亮度按一定顺序一个一个地转换成相应的电信号并依次传送出去，接收端再按同样顺序将各个电信号在对应位置上转变成具有相应亮度的像素，这就是图像的串行传输。这种串行传输具有两个特点：

• 要求传送速度快。只有传送迅速，传送时间小于视觉暂留时间，重现图像才会给人以连续无跳动的感觉。

• 传送要准确。每个像素一定要在轮到它传送时才被转换、传送，并被接收方接收。而且收、发双方每个像素被转换、还原的几何位置要一一对应。即收发双方应同步工作，同步在电视系统中是十分重要的。

5．扫描

将组成一帧图像的像素，按顺序转换成电信号的过程（或逆过程）称为扫描。扫描的过程和我们读书时视线从左到右、自上而下依次进行的过程类似。从左至右的扫描称为行扫描，自上而下的扫描称为帧或者场扫描。电视系统中，扫描多是由电子枪进行的，通常称其为电子扫描。通过电子扫描与光电转换，就可以把反映一幅图像亮度的空间与时间的函数转换为只随时间变化的单值函数（电信号），从而实现平面图像的顺序传送。