一種基于FPGA的電子穩(wěn)像系統(tǒng)的研究與設(shè)計

　　1.2 去隔行支持

　　PAL制電視信號采用隔行掃描機(jī)制，采用人眼的視覺暫留來實(shí)現(xiàn)兩場1/50s掃描312.5行的圖像構(gòu)成625行(一幀)圖像。而標(biāo)準(zhǔn)的VGA顯示模式采用逐行掃描方式，在一個掃描周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)對圖像的完全掃描。因此需要對視頻信號進(jìn)行去隔行處理。視頻信號在經(jīng)過緩沖后，按照取樣時鐘把經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號送入存儲器緩存，通過數(shù)據(jù)內(nèi)插的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)擴(kuò)展，即相鄰行之間按照一定的算法進(jìn)行加權(quán)，從而得到內(nèi)插行的數(shù)據(jù)，再以適當(dāng)?shù)乃俣茸x取處理后的數(shù)據(jù)，即可實(shí)現(xiàn)倍行頻/倍場頻的掃描。倍行頻掃描可以消除行間的閃爍現(xiàn)象，倍場頻掃描雖然行掃描頻率不變，但是場頻加倍，即能消除行間閃爍現(xiàn)象，還可以消除場間的大面積閃爍。去隔行問題的實(shí)質(zhì)就是在每一場中填補(bǔ)被跳過的那些行，其過程如圖2所示。

　　實(shí)際上為實(shí)現(xiàn)去隔行已經(jīng)提出了很多簡單的濾波器。一種選擇是用同一場中的垂直內(nèi)插值，這是個一維二倍上轉(zhuǎn)換的問題。理想的垂直濾波器是一個半帶低通濾波器。然而，這個濾波器要求無限長度沖擊響應(yīng)是不可實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際應(yīng)用中使用的是短得多的濾波器。最簡單的是行平均，它用丟失行的上一行和下一行的平均來估計該丟失行。在圖2中，對于第t場，D=(C+E)/2。由于沒有使用時域?yàn)V波，所以它沿時間頻率軸具有全通特性。為了改進(jìn)性能，另一種選擇是使用更長的垂直內(nèi)插濾波器，其頻率響應(yīng)更接近理想的半帶低通濾波器。對于第t場的行，滿意的內(nèi)插方法是D=(A+7C+7E+G)/16。以上兩種方法都是只用了垂直內(nèi)插。一種替代方法是使用時間內(nèi)插。值得注意的是，對于一場中每個丟失行，在同一幀的另一場中有一個對應(yīng)行。一個簡單的時間內(nèi)插方案是復(fù)制此對應(yīng)行，即D=K，J=C。這種方法稱為場合并。因?yàn)槊恳粋€去隔行幀都由合并兩場獲得,但是這兩場的時間內(nèi)插是相反的(對于某些特殊圖案可能會產(chǎn)生視覺人為失真)。由于只在時間方向上進(jìn)行了濾波，因此在垂直方向上是全通的。

　　為了改進(jìn)性能，可以使用一種對稱的濾波器，例如，對前一場和后一場中的對應(yīng)行去平均以獲得當(dāng)前場中丟失的行，即D=(K+R)/2。這種方法稱為場平均。然而這種辦法內(nèi)插任何一場需要涉及三個場，需要兩幀存儲器。與場合并的方法相比，在存儲器容量和延時上有不可忽視的增加。為了在時間和空間人為失真方面達(dá)到折衷，較好的方法是既用垂直內(nèi)插也用時間內(nèi)插。例如，通過對同一場中上一個和下一個像素以及前一場和后一場取平均進(jìn)行內(nèi)插的辦法得到一個丟失的像素。綜上所述，當(dāng)成像的景物在相鄰兩場之間靜止時，在奇數(shù)場中丟失的偶行數(shù)應(yīng)該與前一個和后一個偶場中對應(yīng)的偶數(shù)行完全一樣。因此時間內(nèi)插將產(chǎn)生精確的估計。另一方面，當(dāng)景物中存在運(yùn)動時，相鄰場中對應(yīng)行可能不在同一個物體位置上，時間內(nèi)插將產(chǎn)生不可接受的人為失真。而同時使用空間和時間平均的方法將產(chǎn)生不太嚴(yán)重的人為失真，但在存儲器容量和反應(yīng)時間方面作出犧牲。

　　通過上述方案的對比及系統(tǒng)的具體要求，設(shè)計中采用了場合并的辦法，具體實(shí)現(xiàn)由幀存控制器完成。