一研 究 论 著 基于FPGA的非标准视频转换算法 郑理 华t丁效 军1广州市王 华2余 爱 民3 (1． 广州军 区广州总医院 广州市510070； 3． 广东科学技术职业学院 电子信息技术研究所5 100 10 ； 2． 广州逸林数码科技有限公 司 广州市510640) 摘要 目的 ：针对X 线设备 非标准视 频信号无 法接驳 通用V GA 视 频接 口的现 状 ．提 出一种 基于现场 可编程 门阵列 (FPGA ) 的视频转换算法。方法： 在分析 了FPGA 器件特 点及非标准 医学视频信号特性 的基础上 ． 通过对先进 先出存储器 ( FIFO) 中非标准视频 ， D 采样数 据读写 时序的控制 ， 使得在每行 的有效信号 时间段 内． 输 出800 个数 字采样数据( 输 出 分辨率为800x600、 刷新频率60 Hz) ， 由输 出模块将这800 个数字数据与行、 场同步信 号一起 组合成标 准的V GA 信号 果 ： 采用VHDL'~ 言在 一般的 FPGA 器件上能够实现非标 医学视频信号到标 准视频信号的转换 算法。结论 ： 实验结果表 明． 该算法运算速度快 ． 转换效果清晰流畅 关 键词现 场 可 编 程 门阵 列 ： 先 进 先 出存 储 器 ； 非 标 准视 频 结 中图分类号 ： TN911． 73 A lg o rit hm of no n— s ta nd a rd v id eo t ra ns fo rm at io n bas e d 0 n FPG A ZHENG Li— hua’， DING Xiao- jun’ ． WANG Hua ， YU Ai— mina (1． Guangzhou General Hospital， Guangzhou Milita Elink Dig ital T ec hnology C o ． ， L td， G uangz hou 5 1 0070 ， C hina； 3． G raduate s chool of E lec tronics and Information， Guangdong Indtitute of S cience T echnology， Gua ngzhou 51 0640， C hina) A bstract 0bj∞ 他 To study a kind of video transformation algor i thm based on FPGA in view of the present situation that the video OUtput of X — ray equipment c an not be c onnected to common video adapter、 Mel 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1003— 8868 (2007 )09— 00 14— 02 Area Command， Guangzhou 510010， China； 2． Guangzhou T hrough 山e control of non— standard video signal AD sampling data read -wr i te succession in FIFO，800 digita l sampling data was output(output resolution： 8O0x600． refresh rate： 60Hz)in 山e per i od of every line of effective signa 1 ． The output module combined these data wi山 line and field synchronized signa l and transfoITtl 山em into standard V GA signa l 、R 翻ul由 B Non — standard medical video sig n a l could be transformed into standard medica l video sig n al by using V HDL in norma l F PGA ． Cend uskm T h e speed of thi s a l gor i thm is high， and the transformation effect is cl ear and smooth、 K ey wor ds F PG A ： F IFO； non— standard video 1 引言 数字减影血管造影 (DSA )作为～种X 线成像设备 ． 其视频 输出由于在分辨率 、 行场频率 、 幅度等参数上与标准视频信号 存在极大的差异 ．只能采用各厂家提供 的专用医学视频监视 器才可 以正常显示。 不仅如此 ． 不 同厂家甚至同一厂家不同型 号的机器输 出的视频格式也不一致 ． 使得 监视设备互不兼容 ， 且价格 昂贵 ． 严重制约了以放射介入治疗为代表的基于X 线透 视的各种临床医学影像学 的科 、 教研工作的开展【 ”。 本文在分析 了FPGA器 件特点及非 标准 医学 视频信 号特 性的基础上 ． 采用VHDL 语言 ． 在一般 的 FPGA 器件上 实现非 标医学视频信号到标 准视频信号的转换算法 2 F PG A 技 术 圆 随着现 代数字 系统设计 的发展 ．现代数字系统对数字器 件提出了大容量 、 高速度、 现场灵活 、 可编程设计 的要 求。FP． GA器件 的产生正适应 了这种要求 ． 它将半定制 的门阵列电路 的优点和可编程逻辑 器件的用户 可编程特性结 合在一起 ． 使 设 计出的电子产 品具有高速 、 小 型化 、 集成化和高可靠性的特 点 ， 而且期 间具有 用户可编 程特 性 ． 大大缩短 了设计 周期 ， 减 作者简介 ： 郑理华 ， 高级 工程 师， 主要从事医学 临床工程方面 的研究工作 。 本课题 由广东 省2006 年科技攻关项 目 (2006B 11501005、 2006B01010003) 、 广 东 省 自然科 学基金 项 目(7006387 )和广 州市2006 年科 技攻关 项 目(2006Z3一 D0381)资助 。 1 A 医疗卫生装备·2007 年 9 月第 28 卷第 9 期 l - _ r C h inese Med ical E qu ipment J o urna 1 ． V o l2 8 No 9 S eptembe r 20 07 少 了设计费用 ． 降低 了风险 与ASIC 相 比， FPGA既继承 了ASIC的大规模 、高集成度 、 高可靠性的优点 ， 又克服 了普通ASIC设计 周期长 、 投资大 、 灵 活性差 的缺点 ．能以较快 的速度 占领市场 FPGA芯 片 的优 势在 于它 的设 计灵 活性 和更 强 的 适 应性 以根据要求 决定 是提 高系统速度还是节省系统资源 ．可以创 建具有定制数据通道 的处理器 ．数据 以最小 的负载从一个 并 行操作传送到下一个 操作 ． 并且没有取指令的额外开销 这种 结构使得在 较低 的时钟频率下 可达 到较 高的性能 ．而功耗 正 比于电路的频率 ． 这样就大大地减小 了功耗。同时 ， 它还可以 通 过流水线设计 、资源共 享及 其专有 的快速进位链结构来优 化设计 ． 提高速度 。因此 ． 许 多实时 图像 和视频处理功能均适 用于用 FPGA 器件来实现 3算法应用环境铆 视 频转换 系统整体采 用 自顶 向下 的设计方法 ．根据需求 划 分为5个模块 ： 输入模块 、 输 出模块 、 存储模块 、 CPU模块 和 转换模块 ( 系统结构框 图见 图1) 。其中 ． 输入模块负责非标 视 频 的输入及初步处理 ． 包括分离 出行场 同步信 号 ． 产生A／ D采 样 时钟 以及进行A／ D转换 ：存储模块负责存储A／ D采样后的非 标 数字视频 信号和 经过 转换 的标准数 字视频信号 ： CPU模 块 主要负责系统 中各模块 的初始化工作以及所需参数的计算 功 能 ：输 出模块负责根据转换后 的标准数字视频信号产生V GA 与DSP芯片相 比． 它 可 维普资讯 http://www.cqvip.com
