电路中视频图像的缓存方式

  • 在基于硬件电路实现视频图像处理算法时,相比软件实现需要考虑的东西更多,例如视频图像数据的输入方式以及输入后的数据缓存方式等,这些在软件中可能调用一个函数、创建一个数组就解决了,但是在进行硬件实现时必须要有硬件思维。
  • 对视频图像做处理时,可选的算法多种多样,不同算法之间的差异主要体现在流程上,但是不管流程怎么变,它们无疑都是要基于单个像素或者多个像素做处理。
  • 下面就结合算法对像素的利用方式的不同引出它们对应的视频图像数据的缓存方式,注意这里的缓存主要是针对不同算法对当前像素及其周围像素的利用方式来说的,而不是那种单纯因为时序而做的打拍操作,还有就是这里默认视频图像数据是按照从左到右,从上到下的光栅扫描顺序输入的。

1、无需缓存的情况

有些算法只对当前输入的像素做处理,不依赖其他任何像素,那么就没有必要对周围像素做缓存,当指示输入数据是否有效的信号有效时,直接按照算法流程对该像素执行相应的计算即可。

2、像素缓存

像素缓存适用于算法只涉及到同一行中的前后两个像素或者多个像素的情况,那么此时可以直接使用寄存器对输入的数据进行打拍,当需要使用的最后一个像素有效时,就可以按照算法执行相应的计算了。

3、行缓存

行缓存是最常见的一种缓存方式,因为很多算法都要基于3X3或者其他大小的窗口对像素进行处理,例如卷积操作。以3x3的窗口为例,因为它跨越了多行,所以要想在同一时刻得到窗口内的所有9个像素值,必须对前两行的像素进行缓存,当第三行的像素开始输入时,缓存在line_buffer中的前两行的像素也跟着输出,这样就实现了在同一时刻得到分布存在于三个行的像素数据。行缓存的电路示意图如下所示,这里的linebuffer既可以用FIFO实现,也可以用RAM来实现,关于linebuffer更详细的设计方式,可以参考设计行缓存(linebuffer)生成像素矩阵这篇文章。

电路中视频图像的缓存方式_第1张图片

4、帧缓存

当然有些算法可能需要使用到一帧或者连续多帧的数据,那么此时就需要对一帧或者多帧数据做缓存,可以使用SRAM,也可以使用SDRAM(DDR)。做帧缓存时需要注意的是每帧图像以及一帧图像中的每个像素在存储器中的存放地址,要能和帧索引以及像素在一帧中的坐标对应起来,你可以按照扫描顺序存放,也可以根据自己的需求设计新的存放顺序。

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