圖像旋轉的FPGA實現（一）

　　繼續圖像處理專題，此次寫的是圖像旋轉。若要說小分辨率的圖像旋轉倒也簡單，直接將原始圖像存儲在BRAM中，而後按照旋轉後的位置關係取出即是。可是對於高分辨的圖像（720P及以上）就必須得用DDR3或者DDR4緩存了，而DDR是突發傳輸，對連續視頻流十分友好。因此在旋轉180°時倒也問題不大，可是若旋轉90°或者270°的話，每取出一個數據，

就要跨行一次，而DDR跨行傳輸的效率極低，經測量大概是10%左右，根本沒法知足實時性要求。

　　那麼，又該怎麼解決旋轉90°或者270°DDR傳輸效率低的問題呢？我查閱了大量資料，有一種方法是改用sram存儲圖像，這樣便沒有跨行傳輸效率低下的問題。可是如今FPGA的開發板廣泛帶的是DDR，也沒有必要爲了圖像旋轉這個功能從新設計電路，增長sram芯片。另外一種方法則是改變DDR讀寫圖像的方式，這裏也有兩種方案。方案1是對DDR進行分塊，DDR的一塊存儲一行有效圖像數據，這樣就使得DDR跨行次數減小。同時因爲DDR位寬大於像素數據位寬，因此每讀取一個數據就能得到數個像素點，可供幾回旋轉90°或者270°使用。

方案2是對圖像進行分塊，寫入DDR時按照分塊尺寸對應關係，每一行寫入一個分塊，這個方法一樣會使得旋轉操做後讀取DDR跨行變少。有些人或許就會疑問，連續的視頻流怎麼分塊呢？視頻的確是連續進入的，但是咱們能夠控制寫入的地址，假如分辨率是1920*1080，分塊是192*10，那麼在DDR寫到192-8地址時，就直接跳轉到0+DDR列長度處了，進而實現DDR的一塊存儲原圖像的一行數據。

　　這裏的話，我選擇的是第一種方案，即DDR的一塊存儲原圖像一行有效數據，並在720P和1080P各類制式下驗證經過，具體實現細節見下一篇博客。

       事實上，我只實現了直角旋轉，即旋轉90°，旋轉180°，旋轉270°。而想實現任意角度旋轉的話則思路一致，即從新排列圖像寫入DDR順序，使得讀DDR跨行操做次數下降，而關於這一點，萬方上有一篇名叫「基於FPGA的數字圖像旋轉引擎設計」（李傑明）的論文，你們有興趣的能夠去查閱觀看。