，都应涵盖在 本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种基于梯度的Bayer格式图像插值方法，其特征在于，包括以下具体步骤： 步骤1，获取5x5像素模板，该模板包括待插值的目标像素点及其5x5邻域内的其他像素 占. 步骤2，若目标像素点的行列地址奇偶性相同，则采用双线性插值法得到目标像素点插 值处理后的RGB颜色值，进入步骤6;若目标像素点的行列地址奇偶性不同，则进入步骤3; 步骤3,计算目标像素点3x3邻域内每个像素点的水平、垂直梯度以及左、右对角线梯 度，并根据水平、垂直梯度的比值关系和左、右对角线梯度的比值关系得到每个像素点的2 个方向标志flagl和flag2; 步骤4，计算目标像素点3x3邻域内所有像素点的方向标志flag 1之和与flag2之和，从 而得到目标像素点的水平、垂直加权系数以及左、右对角线加权系数； 步骤5,根据步骤4中目标像素点的水平、垂直加权系数以及左、右对角线加权系数得到 目标像素点插值处理后的RGB值； 步骤6,判断是否为最后一个待插值的目标像素点，若是则结束插值，若否则返回步骤 1〇2. 根据权利要求1所述的一种基于梯度的Bayer格式图像插值方法，其特征在于，步骤1 中5x5像素模板的获取方法为:首先，使用5个移位寄存器依次缓存5行视频图像数据;其次， 读取5行视频图像数据并组合即得到5x5像素模板。3. 根据权利要求1所述的一种基于梯度的Bayer格式图像插值方法，其特征在于，步骤2 中采用双线性插值法得到目标像素点插值处理后的RGB颜色值，具体为： 若目标像素点的行列地址均为奇数，则根据公式1进行插值处理：(1) 式中，（R，G，B)为目标像素点插值处理后的RGB颜色值，R32为5x5像素模板中第三行第二 列像素点的R颜色值，R34为5x5像素模板中第三行第四列像素点的R颜色值，G33为5x5像素模 板中目标像素点的G颜色值，B23为5x5像素模板中第二行第三列像素点的B颜色值，B43为5x5 像素模板中第四行第三列像素点的B颜色值； 若目标像素点的行列地址均为偶数，则根据公式2进行插值处理：(2) 式中，R23为5x5像素模板中第二行第三列像素点的R颜色值，R43为5x5像素模板中第四行 第三列像素点的R颜色值，B32为5x5像素模板中第三行第二列像素点的B颜色值，B34为5x5像 素模板中第三行第四列像素点的B颜色值。4. 根据权利要求1所述的一种基于梯度的Bayer格式图像插值方法，其特征在于，步骤3 中根据水平、垂直梯度的比值关系和左、右对角线梯度的比值关系得到每个像素点的2个方 向标志flagl和flag2,其中，各个像素点水平、垂直梯度的比值关系和左、右对角线梯度的 比值关系与flagl和flag2的对应关系如下：式中，ΔΙη、Δνι分别为水平梯度和垂直梯度，Ah2、Δν2分别为左、右对角线梯度。5. 根据权利要求4所述的一种基于梯度的Bayer格式图像插值方法，其特征在于，步骤4 中目标像素点的水平、垂直加权系数和左、右对角线加权系数，具体为：式中，α、β分别为水平、垂直加权系数，γ、δ分别为左、右对角线加权系数，flag_ total l、flag_total2分别为目标像素点3x3邻域内所有像素点的方向标志flagl之和、 flag2之和。6. 根据权利要求5所述的一种基于梯度的Bayer格式图像插值方法，其特征在于，步骤5 中根据步骤4中目标像素点的水平加权系数和垂直加权系数得到目标像素点插值处理后的 RGB值，具体为： 若目标像素点为奇数行偶数列，则目标像素点R33处的RGB颜色值：式中，（R，G，B)为目标像素点插值处理后的RGB颜色值，R33为5x5像素模板中目标像素点 的R颜色值，G32为5x5像素模板中第三行第二列像素点的G颜色值，G34为5x5像素模板中第三 行第四列像素点的G颜色值，G23为5x5像素模板中第二行第三列像素点的G颜色值，G 43为5x5 像素模板中四行第三列像素点的G颜色值，B42为5x5像素模板中第四行第二列像素点的B颜 色值，B24为5x5像素模板中第二行第四列像素点的B颜色值，B22为5x5像素模板中第二行第 二列像素点的B颜色值，B 44为5x5像素模板中第四行第四列像素点的B颜色值； 若目标像素点为偶数行奇数列，则目标像素点B33处的RGB颜色值：式中，R42为5x5像素模板中第四行第二列像素点的R颜色值，R24为5x5像素模板中第二行 第四列像素点的R颜色值，R22为5x5像素模板中第二行第二列像素点的R颜色值，R44为5x5像 素模板中第四行第四列像素点的R颜色值。7. -种基于FPGA的显示装置，其特征在于，包括图像传感器、显示器、上位机、存储器以 及在FPGA内部实现的图像传感器配置模块、图像数据采集模块、图像颜色插值模块、指令参 数读取模块、图形画面绘制模块、存储器控制模块、图形图像叠加模块、VGA控制模块，其中， 图像传感器配置模块、图像传感器、图像数据采集模块、图像颜色插值模块、存储器控制模 块、图形图像叠加模块、VGA控制模块、显示器依次连接，上位机、指令参数读取模块、图形画 面绘制模块、存储器控制模块依次连接，存储器控制模块与存储器连接； 指令参数读取模块读取上位机的指令并传输至图形画面绘制模块，图形画面绘制模块 根据接收到的指令绘制图形； 图像传感器配置模块对图像传感器进行配置，使其输出所需分辨率和帧速率的视频图 像数据，图像数据采集模块对图像传感器输出的视频图像数据进行采集和行列地址的计 数，以便在图像颜色插值模块中对图像数据的地址进行奇偶性判断；图像颜色插值模块采 用如权利要求1所述的图像插值方法对图像数据采集模块的图像数据进行插值； 存储器控制模块对图形画面绘制模块输出的图形数据、图像颜色插值模块输出的图像 数据的读写设立不同的中断优先级，并传输至存储器中进行存储； 图形图像叠加模块读取存储器中的图形、图像数据进行像素值的混合计算，得到最终 显示的图像RGB数据； VGA控制模块根据图像传感器配置的分辨率大小选择不同的驱动时序，将最终显示的 图像RGB数据传输至显示器进行显示。8. 根据权利要求7所述的一种基于FPGA的显示装置，其特征在于，存储器控制模块设立 的中断优先级由高到低分别为：图像输出读请求中断、图形输出读请求中断、图像输入写请 求中断、图形生成写请求中断。
【专利摘要】本发明公开了一种基于梯度的Bayer格式图像插值方法及基于FPGA的显示装置，针对红蓝像素点的颜色恢复，在双线性插值上做出改进，不再简单的对像素进行一种平均化的插值处理，而是先根据索贝尔算子计算像素水平、垂直梯度和左、右对角线梯度，再根据水平、垂直梯度的比值关系和左、右对角线梯度的比值关系确定水平、垂直加权系数和左、右对角线加权系数，从而得到红蓝像素的插值结果。本发明中显示装置采用FPGA作为核心平台，充分利用了其并行处理和模块化设计的优势，减少了图形画面生成、视频图像数据的采集、颜色插值处理、图形叠加和显示等模块功能的实现时间，满足了机载显示装置大分辨率，高速率图形图像的显示要求。
【IPC分类】H04N9/04
【公开号】CN105611256
【申请号】CN201511004645
【发明人】贾银亮, 李冰洋, 张峰
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月28日