攝像頭視頻預(yù)處理

　　在原始視頻圖像的視頻采集和處理階段，內(nèi)窺鏡攝像頭視頻采用了不同的圖像處理算法。圖像規(guī)劃人員使用高級軟件工具對各種算法和結(jié)果進行建模。設(shè)計人員可以使用開放源工具箱進行圖像寄存和分段處理。這些工具通過軟件對圖像應(yīng)用和算法開發(fā)進行了優(yōu)化，但并不在 FPGA 中實現(xiàn)。Altera 的定點和浮點設(shè)計方法、在 MATLAB 軟件中開發(fā)的算法，以及Simulink軟件中的系統(tǒng)級設(shè)計為設(shè)計人員提供了高效的DSP設(shè)計方法，實現(xiàn)了高性能FPGA。Altera還與業(yè)界經(jīng)驗豐富的設(shè)計公司合作，提供攝像頭處理流水線算法解決方案和預(yù)處理功能。Altera Cyclone V 和 Arria V FPGA 滿足了這一視頻處理級的設(shè)計需求：

　　Cyclone V器件實現(xiàn)了業(yè)界最低的系統(tǒng)成本和功耗，其性能水平使得該器件系列成為突出您大批量應(yīng)用優(yōu)勢的理想選擇。

　　對于中端應(yīng)用，Arria V FPGA 在成本和性能上達到均衡，總功耗也是最低的。

　　視頻后處理

　　視頻處理非常適合采用FPGA實現(xiàn)，特別是向1080p HD或者4K分辨率發(fā)展。使用Altera現(xiàn)有的視頻后處理解決方案，設(shè)計人員可以將精力放在某些目標市場的增值功能上。1080p工作臺可以采用Altera的IP內(nèi)核視頻和圖像處理（VIP）套裝，它提供了在HDL或者 Simulink中開發(fā)的用戶定義的算法。采用Qsys系統(tǒng)集成工具，很容易在設(shè)計中集成標準流協(xié)議。

　　視頻顯示、傳送和存儲

　　Altera的 1080p視頻設(shè)計工作臺支持各種視頻和存儲接口，包括，SDI、DVI、HDMI、DisplayPort、CameraLink、SAS/SATA、USB、定制和專有標準。作為這一工作臺的一部分，Altera提供完整的上、下和交叉轉(zhuǎn)換 （UDX）參考設(shè)計，它具有雙通道視頻處理流水線，您可以迅速啟動設(shè)計。4K分辨率畫面清晰真實，是必須的視頻增強功能。4K視頻上轉(zhuǎn)換格式轉(zhuǎn)換參考設(shè)計通過3G-SDI接口接收1080p視頻格式，將其上轉(zhuǎn)換為4K x 2K分辨率，通過四路 3G-SDI接口進行輸出。

　　Altera 的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)解決方案

　　Altera的精度可調(diào)DSP、1080p視頻設(shè)計工作臺以及 4k參考設(shè)計能夠提高設(shè)計效能，有利于滿足醫(yī)療內(nèi)窺鏡設(shè)備的設(shè)計需求。

　　28 nm 的精度可調(diào) DSP

　　在任何高級醫(yī)療成像解決方案中，需要高性能DSP資源和高效的設(shè)計工具才能滿足系統(tǒng)要求。如圖4 所示，Altera 的 DSP Builder 工具結(jié)合精度可調(diào) DSP 為視頻算法提供了高效的浮點或者定點DSP設(shè)計。

　　
圖 4. 定制定點或者浮點算法 DSP 解決方案

　　利用DSP Builder高級模塊庫，設(shè)計人員可以在MATLAB/Simulink 設(shè)計中進行高級Simulink 綜合以及時序驅(qū)動優(yōu)化。采用 Simulink 等高級工具，滿足用戶設(shè)定的 fMAX 或者延時來進行設(shè)計優(yōu)化，這一功能在Altera和一些供應(yīng)商工具中是獨一無二的。基本上，這表明設(shè)計人員可以設(shè)定一個 “表盤”，為您的系統(tǒng)選擇合適的 fMAX 和延時，DSP Builder 工具會完成剩余的工作。工具會加入寄存器，以提高 fMAX，或者對某些關(guān)鍵通路進行并行處理，以滿足延時約束要求，避免了花費數(shù)星期手動處理得到的HDL代碼。

　　Altera 的 28-nm FPGA 自然支持單精度乘法器，非常適合定點和浮點實現(xiàn)。Altera 的Stratix V FPGA 具有獨特的精度可調(diào) DSP 體系結(jié)構(gòu)，性能高達每秒萬億次浮點操作（teraFLOPS）。