FPGA视频数据计算模块

在视频信号处理过程中为保证实时性，首先要求实时图像处理系统具有处理大数据量的能力；其次对系统的体积大小、功能、稳定性等也有严格的要求。实时图像处理算法中经常要用到对图像的求和、求差运算、二维梯度运算、图像分割、边缘探测等不同层次、不同种类的运算。有的运算结构比较简单，但是数据量大，计算速度要求高；有些运算对速度要求并不高，但计算方式和结构比较复杂，难以用纯硬件方式实现。因此，实时图像处理系统是要求运算速度高、运算种类多的综合性信息处理系统。

随着大规模可编程器件的发展，采用 DSP+ASIC（Application Specific IntegratedCircuit，特定用途集成电路）结构的信号处理系统显示出了其优越性，逐步得到重视。与通用集成电路相比，ASIC 芯片具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点，而且在大批量应用时更可降低成本。现场可编程门阵列（FPGA）是在专用 ASIC 的基础上发展起来的，它克服了专用 ASIC 不够灵活的缺点。与其他中小规模集成电路相比，其优点主要在于它的灵活性很强，即其内部具体的逻辑功能可以根据需要配置，对电路的修改和维护很方便。目前，FPGA的容量已经超过了百万门级，FPGA 已成为系统设计的重要选择方案之一。

图像处理系统中，底层的图像预处理的数据量很大，要求处理速度快，但运算结构相对比较简单，适用于 FPGA 通过硬件实现，这样能同时兼顾速度及灵活性。高层运算的特点是所处理的数据量较底层少，但算法结构复杂，适宜采用运算速度高、寻址方式灵活、通信能力强的DSP 芯片来实现。

DSP+FPGA 结构最大的特点是结构灵活，有较强的通用性，适于模块化设计，从而能够提高运算、处理的效率；同时开发周期短，易于维护和扩展，适于实时图像处理；对不同算法有较强的适应能力。