蘇瑩++楊文寧

摘 要：在視頻圖像獲取的過(guò)程中，采集的圖像通常是RGB色彩空間表示，但在實(shí)際的圖像處理中為了降低帶寬、壓縮存儲(chǔ)要將RGB圖像轉(zhuǎn)化為YCbCr色度空間的圖像。本篇論文用FPGA芯片EP2C8Q208C8N作為核心芯片，同時(shí)結(jié)合解碼芯片TVP5150和編碼芯片ADV7123共同完成色彩空間的轉(zhuǎn)換并通過(guò)VGA顯示結(jié)果。

關(guān)鍵詞：RGB YCbCr FPGA 色彩空間轉(zhuǎn)換

中圖分類(lèi)號(hào)：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（a）-0023-01

1 常見(jiàn)色彩空間

我們主要介紹RGB和YCbCr色彩空間。RGB色彩空間是一種常用的色彩空間。它可以實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)的映射而不嚴(yán)重?fù)p失顏色信息。任何一種顏色都可以由三基色紅、綠、藍(lán)混合疊加而成。RGB三個(gè)分量彼此相互獨(dú)立，三個(gè)分量的值越小所代表的亮度越低。RGB色彩空間它所占用的帶寬和存儲(chǔ)量是很大的，如果使用該色彩空間進(jìn)行圖像傳輸，非常不利于圖像的處理。所以引入另一種色彩空間YCbCr。該格式的色彩空間是演播室編碼方案中使用的顏色模型。Y，Cb，Cr分別代表亮度、藍(lán)色色度分量和紅色色度分量。YCbCr色彩空間有以下優(yōu)勢(shì)。首先它的構(gòu)成原理符合人類(lèi)的視覺(jué)感知過(guò)程，再次它可以實(shí)現(xiàn)亮度和色度的分離，由于人眼對(duì)亮度的變化更敏感，所以我們?cè)趥鬏攬D像時(shí)減小帶寬的同時(shí)引起的顏色損失小，人眼幾乎無(wú)法察覺(jué)。

2 總體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

基于FPGA的色彩空間的轉(zhuǎn)換過(guò)程可以描述為：首先通過(guò)CCD攝像頭進(jìn)行視頻圖像采集，采集來(lái)的RGB圖像為NTSC或PAL制式的，接著我們會(huì)把視頻數(shù)據(jù)送到解碼芯片TVP5150，它會(huì)將信號(hào)變?yōu)镮TU-R BT.656格式的數(shù)據(jù)流。我們選取的TVP5150芯片是和FPGA主控芯片集成在一個(gè)開(kāi)發(fā)板上，它的功耗非常低，芯片小巧利于便攜。視頻解碼芯片在對(duì)視頻信號(hào)處理之前總線(xiàn)會(huì)對(duì)其進(jìn)行配置。從解碼芯片出來(lái)的信號(hào)便進(jìn)入FPGA芯片，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換、解交織等操作最終實(shí)現(xiàn)色彩空間的轉(zhuǎn)換。最后信號(hào)送到ADV7123芯片進(jìn)行編碼，并通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換芯片在VGA顯示器上顯示出來(lái)。

3 仿真與硬件驗(yàn)證

硬件部分我們采用了Alera公司的FPGA芯片EP2C8Q208C8N作為核心處理芯片，該芯片內(nèi)部含有豐富的可編程邏輯資源，可以非常方便的完成相關(guān)乘法器的例化。在使用乘法器IPCore時(shí)，我們需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。硬件部分包括CCD攝像頭、FPGA主控芯片、視頻解碼芯片TVP5150、視頻編碼芯片ADV7123等。最終將VGA線(xiàn)和顯示器的VGA口相連接，便可以通過(guò)顯示屏觀(guān)察結(jié)果。

硬件實(shí)物圖如圖2所示。

軟件部分采用Quartusii 9.1進(jìn)行Verilog語(yǔ)言的編寫(xiě)，并進(jìn)行時(shí)序仿真。進(jìn)行時(shí)序仿真的結(jié)果圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

生活中存在多種色彩空間，它們各自具有不同的特點(diǎn)。但是在很多情況下我們又得在它們之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這無(wú)論對(duì)于科研研究還是消費(fèi)市場(chǎng)都是很有必要的。本篇論文是通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)的RGB色彩空間到Y(jié)CbCr色彩空間的轉(zhuǎn)換，采用的Alera公司的FPGA芯片EP2C8Q208C8N作為核心處理芯片，利用其內(nèi)部豐富的可編程邏輯資源實(shí)現(xiàn)空間的轉(zhuǎn)換，并采用Quartusii 9.1進(jìn)行軟件編程與仿真，驗(yàn)證了模塊的功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐曉燕，賈鋒，韓磊.基于FPGA的視頻顏色空間轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)[J].電子與電腦，2006（8）：47-49.

[2] 吳康，劉耀元，胡民山.用FPGA實(shí)現(xiàn)色彩空間RGB到Y(jié)CbCr的轉(zhuǎn)換[J].南昌高專(zhuān)學(xué)報(bào)，2007，22（6）：140-142.

[3] 宋冠群，段哲民，馮飛.基于FPGA的色度空間轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2007，30（1）：178-180.

[4] 周錢(qián)生，戴麟.快速查找表優(yōu)化視頻解碼中YCbCr到RGB的轉(zhuǎn)換[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2007，30（15）：167-169.endprint

摘 要：在視頻圖像獲取的過(guò)程中，采集的圖像通常是RGB色彩空間表示，但在實(shí)際的圖像處理中為了降低帶寬、壓縮存儲(chǔ)要將RGB圖像轉(zhuǎn)化為YCbCr色度空間的圖像。本篇論文用FPGA芯片EP2C8Q208C8N作為核心芯片，同時(shí)結(jié)合解碼芯片TVP5150和編碼芯片ADV7123共同完成色彩空間的轉(zhuǎn)換并通過(guò)VGA顯示結(jié)果。

關(guān)鍵詞：RGB YCbCr FPGA 色彩空間轉(zhuǎn)換

中圖分類(lèi)號(hào)：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（a）-0023-01

1 常見(jiàn)色彩空間

我們主要介紹RGB和YCbCr色彩空間。RGB色彩空間是一種常用的色彩空間。它可以實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)的映射而不嚴(yán)重?fù)p失顏色信息。任何一種顏色都可以由三基色紅、綠、藍(lán)混合疊加而成。RGB三個(gè)分量彼此相互獨(dú)立，三個(gè)分量的值越小所代表的亮度越低。RGB色彩空間它所占用的帶寬和存儲(chǔ)量是很大的，如果使用該色彩空間進(jìn)行圖像傳輸，非常不利于圖像的處理。所以引入另一種色彩空間YCbCr。該格式的色彩空間是演播室編碼方案中使用的顏色模型。Y，Cb，Cr分別代表亮度、藍(lán)色色度分量和紅色色度分量。YCbCr色彩空間有以下優(yōu)勢(shì)。首先它的構(gòu)成原理符合人類(lèi)的視覺(jué)感知過(guò)程，再次它可以實(shí)現(xiàn)亮度和色度的分離，由于人眼對(duì)亮度的變化更敏感，所以我們?cè)趥鬏攬D像時(shí)減小帶寬的同時(shí)引起的顏色損失小，人眼幾乎無(wú)法察覺(jué)。

2 總體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

基于FPGA的色彩空間的轉(zhuǎn)換過(guò)程可以描述為：首先通過(guò)CCD攝像頭進(jìn)行視頻圖像采集，采集來(lái)的RGB圖像為NTSC或PAL制式的，接著我們會(huì)把視頻數(shù)據(jù)送到解碼芯片TVP5150，它會(huì)將信號(hào)變?yōu)镮TU-R BT.656格式的數(shù)據(jù)流。我們選取的TVP5150芯片是和FPGA主控芯片集成在一個(gè)開(kāi)發(fā)板上，它的功耗非常低，芯片小巧利于便攜。視頻解碼芯片在對(duì)視頻信號(hào)處理之前總線(xiàn)會(huì)對(duì)其進(jìn)行配置。從解碼芯片出來(lái)的信號(hào)便進(jìn)入FPGA芯片，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換、解交織等操作最終實(shí)現(xiàn)色彩空間的轉(zhuǎn)換。最后信號(hào)送到ADV7123芯片進(jìn)行編碼，并通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換芯片在VGA顯示器上顯示出來(lái)。

3 仿真與硬件驗(yàn)證

硬件部分我們采用了Alera公司的FPGA芯片EP2C8Q208C8N作為核心處理芯片，該芯片內(nèi)部含有豐富的可編程邏輯資源，可以非常方便的完成相關(guān)乘法器的例化。在使用乘法器IPCore時(shí)，我們需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。硬件部分包括CCD攝像頭、FPGA主控芯片、視頻解碼芯片TVP5150、視頻編碼芯片ADV7123等。最終將VGA線(xiàn)和顯示器的VGA口相連接，便可以通過(guò)顯示屏觀(guān)察結(jié)果。

硬件實(shí)物圖如圖2所示。

軟件部分采用Quartusii 9.1進(jìn)行Verilog語(yǔ)言的編寫(xiě)，并進(jìn)行時(shí)序仿真。進(jìn)行時(shí)序仿真的結(jié)果圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

生活中存在多種色彩空間，它們各自具有不同的特點(diǎn)。但是在很多情況下我們又得在它們之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這無(wú)論對(duì)于科研研究還是消費(fèi)市場(chǎng)都是很有必要的。本篇論文是通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)的RGB色彩空間到Y(jié)CbCr色彩空間的轉(zhuǎn)換，采用的Alera公司的FPGA芯片EP2C8Q208C8N作為核心處理芯片，利用其內(nèi)部豐富的可編程邏輯資源實(shí)現(xiàn)空間的轉(zhuǎn)換，并采用Quartusii 9.1進(jìn)行軟件編程與仿真，驗(yàn)證了模塊的功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐曉燕，賈鋒，韓磊.基于FPGA的視頻顏色空間轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)[J].電子與電腦，2006（8）：47-49.

[2] 吳康，劉耀元，胡民山.用FPGA實(shí)現(xiàn)色彩空間RGB到Y(jié)CbCr的轉(zhuǎn)換[J].南昌高專(zhuān)學(xué)報(bào)，2007，22（6）：140-142.

[3] 宋冠群，段哲民，馮飛.基于FPGA的色度空間轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2007，30（1）：178-180.

[4] 周錢(qián)生，戴麟.快速查找表優(yōu)化視頻解碼中YCbCr到RGB的轉(zhuǎn)換[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2007，30（15）：167-169.endprint

摘 要：在視頻圖像獲取的過(guò)程中，采集的圖像通常是RGB色彩空間表示，但在實(shí)際的圖像處理中為了降低帶寬、壓縮存儲(chǔ)要將RGB圖像轉(zhuǎn)化為YCbCr色度空間的圖像。本篇論文用FPGA芯片EP2C8Q208C8N作為核心芯片，同時(shí)結(jié)合解碼芯片TVP5150和編碼芯片ADV7123共同完成色彩空間的轉(zhuǎn)換并通過(guò)VGA顯示結(jié)果。

關(guān)鍵詞：RGB YCbCr FPGA 色彩空間轉(zhuǎn)換

中圖分類(lèi)號(hào)：TN911 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）09（a）-0023-01

1 常見(jiàn)色彩空間

我們主要介紹RGB和YCbCr色彩空間。RGB色彩空間是一種常用的色彩空間。它可以實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)的映射而不嚴(yán)重?fù)p失顏色信息。任何一種顏色都可以由三基色紅、綠、藍(lán)混合疊加而成。RGB三個(gè)分量彼此相互獨(dú)立，三個(gè)分量的值越小所代表的亮度越低。RGB色彩空間它所占用的帶寬和存儲(chǔ)量是很大的，如果使用該色彩空間進(jìn)行圖像傳輸，非常不利于圖像的處理。所以引入另一種色彩空間YCbCr。該格式的色彩空間是演播室編碼方案中使用的顏色模型。Y，Cb，Cr分別代表亮度、藍(lán)色色度分量和紅色色度分量。YCbCr色彩空間有以下優(yōu)勢(shì)。首先它的構(gòu)成原理符合人類(lèi)的視覺(jué)感知過(guò)程，再次它可以實(shí)現(xiàn)亮度和色度的分離，由于人眼對(duì)亮度的變化更敏感，所以我們?cè)趥鬏攬D像時(shí)減小帶寬的同時(shí)引起的顏色損失小，人眼幾乎無(wú)法察覺(jué)。

2 總體設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

基于FPGA的色彩空間的轉(zhuǎn)換過(guò)程可以描述為：首先通過(guò)CCD攝像頭進(jìn)行視頻圖像采集，采集來(lái)的RGB圖像為NTSC或PAL制式的，接著我們會(huì)把視頻數(shù)據(jù)送到解碼芯片TVP5150，它會(huì)將信號(hào)變?yōu)镮TU-R BT.656格式的數(shù)據(jù)流。我們選取的TVP5150芯片是和FPGA主控芯片集成在一個(gè)開(kāi)發(fā)板上，它的功耗非常低，芯片小巧利于便攜。視頻解碼芯片在對(duì)視頻信號(hào)處理之前總線(xiàn)會(huì)對(duì)其進(jìn)行配置。從解碼芯片出來(lái)的信號(hào)便進(jìn)入FPGA芯片，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換、解交織等操作最終實(shí)現(xiàn)色彩空間的轉(zhuǎn)換。最后信號(hào)送到ADV7123芯片進(jìn)行編碼，并通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換芯片在VGA顯示器上顯示出來(lái)。

3 仿真與硬件驗(yàn)證

硬件部分我們采用了Alera公司的FPGA芯片EP2C8Q208C8N作為核心處理芯片，該芯片內(nèi)部含有豐富的可編程邏輯資源，可以非常方便的完成相關(guān)乘法器的例化。在使用乘法器IPCore時(shí)，我們需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。硬件部分包括CCD攝像頭、FPGA主控芯片、視頻解碼芯片TVP5150、視頻編碼芯片ADV7123等。最終將VGA線(xiàn)和顯示器的VGA口相連接，便可以通過(guò)顯示屏觀(guān)察結(jié)果。

硬件實(shí)物圖如圖2所示。

軟件部分采用Quartusii 9.1進(jìn)行Verilog語(yǔ)言的編寫(xiě)，并進(jìn)行時(shí)序仿真。進(jìn)行時(shí)序仿真的結(jié)果圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

生活中存在多種色彩空間，它們各自具有不同的特點(diǎn)。但是在很多情況下我們又得在它們之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這無(wú)論對(duì)于科研研究還是消費(fèi)市場(chǎng)都是很有必要的。本篇論文是通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)的RGB色彩空間到Y(jié)CbCr色彩空間的轉(zhuǎn)換，采用的Alera公司的FPGA芯片EP2C8Q208C8N作為核心處理芯片，利用其內(nèi)部豐富的可編程邏輯資源實(shí)現(xiàn)空間的轉(zhuǎn)換，并采用Quartusii 9.1進(jìn)行軟件編程與仿真，驗(yàn)證了模塊的功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐曉燕，賈鋒，韓磊.基于FPGA的視頻顏色空間轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)[J].電子與電腦，2006（8）：47-49.

[2] 吳康，劉耀元，胡民山.用FPGA實(shí)現(xiàn)色彩空間RGB到Y(jié)CbCr的轉(zhuǎn)換[J].南昌高專(zhuān)學(xué)報(bào)，2007，22（6）：140-142.

[3] 宋冠群，段哲民，馮飛.基于FPGA的色度空間轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2007，30（1）：178-180.

[4] 周錢(qián)生，戴麟.快速查找表優(yōu)化視頻解碼中YCbCr到RGB的轉(zhuǎn)換[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2007，30（15）：167-169.endprint