FPGA based advanced video enhancement algorithms

Abstract

Bu tez çalışmasında bir kompozit video işaret bilgisinin yakalanıp, çözüleceği ve bu video bilgisinde görüntü iyileştirmesinin yapılacağı düşük maliyetli, başka sistemlere taşınabilen, tekrar konfigüre edilebilir bir sistemin tasarlanması hedeflenmiştir._x000B_Bu tez iki ana parçadan oluşmaktadır; FPGA üzerinde, analog kompozit video görüntüsünün sayısal VGA formatına dönüştürülerek ekrana basılması ve bu video işaretinde görüntü iyileştirme tekniklerinin uygulanması. Video iyileştirmesi için gürültü azaltma, keskinleştirme, kontrast iyileştirme ve renk iyileştirme teknikleri kullanılmıştır._x000B_Programlanabilir Kapı Dizileri (FPGA), üretildikten sonra, müşteri tarafından sahada programlanabilir tümleşik devrelerdir. Bu çalışmada ALTERA DE2-70 FPGA (Sahada Programlanabilir Kapı Dizileri) kartı kullanarak bir sistem geliştirme amaçlanmıştır. Tasarım, Verilog donanım tasarım dili ile yapılmıştır. Analog NTSC kompozit video işareti video çözücüsü üzerinden FPGA donanımına aktarılarak video işaretine binişimsizleştirme işlemi uygulanır. Bu video işaretine görüntü iyileştirme algoritmaları uygulanır ve VGA monitörü sürmeye uygun olan RGB formatına YCbCr formatından dönüştürülür._x000B_Sahada Programlanabilir Kapı Dizilerinde veri işleme teknikleri geliştirmek, bu tezin ana amacıdır. Sahada Programlanabilir Kapı Dizileri, görüntü işleme alanında kullanılabilecek çok sayıda avantaja sahiptir. Bu nedenle, sistem, gelecekte yapılacak geliştirmelerle, LCD Televizyon piyasasında kullanmak üzere daha da iyileştirilebilir. In this thesis work, it is aimed to design a low cost, portable and reconfigurable system to capture composite video data, decode and make image enhancement on this video data._x000B_This thesis is composed of two main parts; an analog composite video input is converted to digital VGA format and applied image enhancement algorithms on this video signal. Noise reducing, sharpening, contrast enhancement and color enhancement techniques are used for video improving._x000B_Field Programmable Gate Arrays (FPGA) are integrated circuits that can be programmable in the field by the customer after manufacturing. In this study, it is aimed to develop a system by using ALTERA DE2-70 FPGA board. Design is done using hardware design language Verilog. Analog NTSC composite video input is decoded on a video decoder module ; then in FPGA, the video signal is de-interlaced. Image enhancement algorithms are applied on this video signal and it is converted from YCbCr format to RGB format which is suitable for driving a VGA monitor._x000B_Development of image processing techniques in FPGA is the main subject of this thesis. FPGAs have many advantages that can be used in image processing areas. Therefore, the system can be improved more to use in the areas like LCD Television market by some enhancements which will be done in the future.