【连载7.2】【VGA+USB】RGB888转YCbCr444算法实现
0赞详见07_ HDL_VIP_Examples下“01_VIP_OV7725_Gray”工程。
Okay,正式开始HDL-VIP旅程,这一节将以一个最简单的例程为例,再次确定Video_Image_Processor的框架。但是注意:
对于灰度相机(MT9M001 AR0144 MT9B034等)直接输出的灰度数据,因此没有这一工程。
对于彩色相机比如OV7725,首先要有RGB888才能转换YCbCr,因此这一工程事在前面Bayer转RGB的工程(02_VGA_OV7725_Sensor1_RAW640480)基础上进行扩展的。
OK,开工,这一节我们直接讲RGB888转YCbCr444图像格式转换算法。
7.2.1 RGB888转YCbCr介绍
虽说OV7725可以通过寄存器的设置,直接输出YCbCr444格式的视频流,但为了研究图像处理,以及最基本的视频格式转换,Bingo有意执行一次RGB888转YCbCr444操作(并且直接输出的YCbCr一个时钟2个像素,不能满帧率跑)。
关于YCbCr(YUV)格式视频流的介绍,详见Bingo的博文,地址如下:
http://www.cnblogs.com/crazybingo/archive/2012/06/07/2540595.html
http://www.cnblogs.com/crazybingo/archive/2012/06/08/2541700.html
http://www.cnblogs.com/crazybingo/archive/2011/03/27/1996946.html
RGB转YCbCr,实际上只是色度空间的转换,前者为三原色色度空间,后者为亮度与色差,具体的公式可见板卡资料包中的OV7725 Camera Module Software Application Notes》pdf的page5。OV7725相机的软件应用手册详细给出了RGB与YCbCr色度空间转换公式,其中RGB转YCbCr的公式如下所示:
由于Verilog HDL无法进行浮点运算,因此使用扩大256倍,再向右移8Bit的方式,来转换公式,如下所示:
此时,剩下的问题就是如何将上面的公式移植到FPGA中去。FPGA内嵌了乘法器,移位寄存器,加法器,如果直接用表达式描述上面的运算,理论上也是能计算出结果的;但是这不是我们的峰哥,因为代价是效率、资源;同时当表达式小于0的时候,运算结果出错!!!
因此,在正式进行算法移植前,我们需要进行运算的拆分,同时进行一定的变换。过程中为了防止过程中出现负数,先将128提取到括号内,如下: