[发明专利]基于FPGA的图像变换方法及飞机座舱显示系统

说明书

本发明属于飞机座舱显示领域，涉及一种基于FPGA的图像变换方法及飞机座舱显示系统。步骤如下：1)图像变换窗口分割；2)子图像变换任务分配；3)加载图像窗口计算；4)原始图像加载；5)图像窗口遍历点坐标变换；6)原始图像读取；7)颜色融合；8)图像写入；通过FPGA实现图像旋转、平移、缩放等基本图像变换，利用FPGA并行计算的特点，将待变换的图像窗口分割为多个子窗口后通过多个计算模块并行运算实现图像变换；本发明方法的FPGA内部图像缓存采用奇偶行分开和冗余数据的方式，实现单时钟周期同时输出索引像素临近四个像素点颜色值，从而提高原始图像读取效率。

技术领域

本发明可能涉及飞机座舱显示系统、图形处理等技术领域，特别涉及一种 基于FPGA的图像变换方法及飞机座舱显示系统。

背景技术

机载显示系统中需要用到大量的二维几何变换，比如在生成全姿态指示画 面时，需要根据飞机当前的俯仰角和横滚角对基准天地画面素材进行旋转和平 移变换。在生成飞机水平状态指示仪画面时，需要根据飞机当前的航向角度对 基准罗盘画面素材进行旋转。

本文中的图像变换指对一幅已有的数字点阵图像进行的二维几何变换。常 用的二维几何变换有平移、旋转和缩放，平移将一个对象从一个位置沿直线路 径移动到另一个位置，旋转将一个对象从一个位置绕指定旋转轴移动到另一个 位置，缩放变换改变相对于固定点的对象的尺寸。

计算机图形学中使用3×1的矩阵表示二维图像中点的坐标，使用3 ×3的矩阵操作表示二维变换，这样一个坐标的二维变换可以 表示为P′＝M·P。常用的几种二维几何变换矩阵如下：

二维平移矩阵为其中t_x和t_y为坐标沿x轴和y轴平移的距离。

二维旋转矩阵为其中θ为旋转的角度。

二维缩放矩阵为其中s_x和s_y为坐标沿x轴和y轴的缩放系 数。

在实际进行二维几何变换时，通常采用逆变换的方式，即对变换后的坐标 点进行逆变换得到对应的原始图像坐标点，即P＝M^-1·P′。常用的几种二维几何 变换逆矩阵如下：

二维平移矩阵为：

二维旋转矩阵为：

二维缩放矩阵为：

发明内容

本发明解决的技术问题：

提出一种基于FPGA的图像变换方法及飞机座舱显示系统。所述方法通过 FPGA实现图像旋转、平移、缩放等基本图像变换功能，利用FPGA将待变换 的图像窗口分割为多个子窗口后通过多个计算模块并行运算实现图像变换。

本发明的技术方案：

一方面，提供一种基于FPGA的图像变换方法，通过FPGA实现图像旋转、 平移、缩放基本图像变换，其特征在于，将待变换的图像窗口分割为多个子窗 口后通过多个计算模块并行运算实现图像变换；图像变换子窗口分割原则为： 控制图像变换子窗口对应的原始图像尺寸能够全部加载到FPGA内部图像变换 模块的图像缓存。

所述的方法包括如下步骤:

步骤一、将原始图像变换窗口按矩形分割为多个子窗口；

步骤二、将分割后的多个图像变换子窗口分配给4路图像变换模块；

步骤三、原始图像加载及图像缓存：