技术摘要：
本发明公开了一种基于FPGA方块映射方式的90度实时图像旋转处理的方法，属于图像处理技术领域，包括建立图像旋转处理系统，对行缩放处理后的每帧图像做分块处理生成数个分块，对每一个分块进行旋转，解决了对多格式的实时视频流进行90度的旋转处理的技术问题，采用流水  全部
背景技术：
图像旋转是一种常用的的数字图像处理技术,目前已广泛地应用于军事、航空、医 学等方面。国外对图像旋转算法的研究可追溯至20世纪80年代。1980年Catmull和Smith在 硬件上用两步法实现了图像旋转，但是第一步变换中，丢失图像中的高频部分，图像质量下 降明显。Paeth和Tanaka在1986年提出了三步实现的办法，只需通过三次平移就可以完成图 像旋转处理，便于硬件实现，但是图像质量未得到很好的改善。 1996年，Kiern提出用快速傅里叶变换实现图像旋转的方法，不同于直接法、两步 法或三步法在完成坐标变换后需要进行图像插值，该方法将坐标变换与图像插值合二为 一，但是计算量庞大，不利于硬件。 随着FPGA技术的发展，FPGA已经对专业图像处理芯片构成很大的威胁。过去，FPGA 通常被用做协处理器。随着生产规模的提高，产品应用成本的下降，FPGA常被用于系统级的 设计之中。基于FPGA的图像处理系统可以充分利用FPGA高速、并行计算的特点，通过设计流 水线的方式提高数字图像的处理速度，以提高系统性能，满足大数据量、实时性的处理要 求。虽然当前用FPGA进行视频图像处理已经取得了很大的进展，但是仍有很多待解决的问 题，比如高实时性要求、大分辨率图像处理、复杂图像处理算法的硬件实现等。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于FPGA方块映射方式的90度实时图像旋转处理的方 法，解决了对多格式的实时视频流进行90度的旋转处理的技术问题。 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种基于FPGA方块映射方式的90度实时图像旋转处理的方法，如下步骤： 步骤1：建立图像旋转处理系统，图像旋转处理系统包括视频流输入接口、FPGA模 块、DDR存储器和VGA输出接口，视频流输入接口与FPGA模块连接，用于为FPGA模块提供HDMI 视频流数据，DDR储存器与FPGA模块连接，用于为FPGA提供数据存储区，VGA输出接口与输出 FPGA模块转换后的VGA图像数据； 步骤2：视频流数据从视频流输入接口输入后，被传送到FPGA模块中，FPGA模块实 时判断视频流数据的分辨率，依据分辨率大小确定旋转的行缩放系数k，行缩放系数k的计 算公式如下： k＝Y÷X； 其中，X为一帧的行有效像素个数，Y为一帧的有效行个数； 步骤3：FPGA模块对视频流数据的每行像素做插值和抽取的操作，采用硬件优化的 最近邻插值法，且以流水线的方式进行计算，重组缩放后的每一行视频流数据； 4 CN 111583122 A 说　明　书 2/4 页 步骤4：对行缩放处理后的每帧图像做分块处理生成数个分块，设定所述分块表示 为MB，MB的大小为m×m，m为像素值，m的取值由DDR存储器的缓存带宽和突发读写长度所决 定； 设定进过分块处理后，每帧图像被分成了L×L个MB，L为正整数； 步骤5：采用FPGA的流水线处理流程，对每个MB做旋转90度的处理，其处理公式如 下： Cow_Data_t[n1][((3-m1)×16 15):((3-m1)×16)]＝Row_Data_t[m1][(n1×16 15):(n1×16)； 其中m1和n1的取值均为4，Row_Data_t[ ]为缓存了一个MB的二维数组，Cow_Data_t [ ]为90度旋转后输出的一个MB的二维数组； 步骤6：FPGA模块将步骤5中做过旋转的所有MB全部放入DDR储存器进行存储，MB的 地址范围为：{AX1(0～L)，AY1(0～L)}，设定每个MB对应一个映射地址(AX,AY)； DDR储存器的地址映射做如下转换：AX＝AX1,AY＝L-AX1； DDR储存器的写地址映射公式为：WR_ADDR＝{AY,AX}； 步骤7：FPGA模块根据以下DDR储存器的读地址映射公式，从DDR储存器中逐个读取 一帧图像当中的所有MB： RD_ADDR＝{BY,BX},其中BX的取值为0～L，BY的取值为0～L； 步骤8：FPGA模块将经过步骤7读取的所有MB重新组成新的一帧图像，此时的图像 已经为旋转后的状态，即旋转后图像； 步骤9：FPGA模块根据步骤2的方法，对旋转后图像进行缩放处理； 步骤10：将步骤9得到的结果贴入视频格式生成时序中，未填充部分做黑化处理， 生成最终图像，并通过VGA输出接口进行输出。 优选的，在执行步骤3时，采用FPGA的乒乓处理方法，使缩放和行重组工作相互独 立。 优选的，在执行步骤6和步骤7时，WR_ADDR＝{AY,AX}为一个写二维地址映射数组， 其中AY和AX为地址，WR_ADDR则为AY和AX的地址下的数据； RD_ADDR＝{BY,BX}为一个读二维地址映射数组，其中BY和BX为地址，RD_ADDR则为 BY和BX的地址下的数据。 优选的，所述DDR储存器为DDR3存储器。 本发明所述的一种基于FPGA方块映射方式的90度实时图像旋转处理的方法，解决 了对多格式的实时视频流进行90度的旋转处理的技术问题，采用流水线及乓的FPGA的设计 思想，有效提升了旋转的处理速度，采用方块旋转并突发读写DDR的设计流程，有效提升单 片DDR读写的效率，可只对一片DDR3同时做双通道并行操作，提高DDR带宽利用率，减少PCB 布线面积，只需要一片DDR3即可做一路旋转和一路不旋转或者两路都旋转的操作。 附图说明 图1是本发明的数据流向图； 图2是本发明的行像素缩放处理及帧分块示意图； 图3是本发明的未旋转MB的示意图； 5 CN 111583122 A 说　明　书 3/4 页 图4是本发明的旋转后MB的示意图。