
目录1 背景1.1、什么是FPGA图像ISPFPGA图像ISP的核心构成FPGA图像ISP的核心优势对比FPGA vs ASIC/CPU方案典型应用场景总结1.2、FPGA图像ISP就业前景FPGA图像ISP岗位核心分析从业要求薪资与福利待遇1.3、本FPGA图像ISP培训课程的优势2、FPGA高端图像ISP培训课程2.1、图像ISP培训课程架构2.2、图像ISP培训课程内容2.3、图像ISP培训课程1采集IMX327相机RWA12原图FPGA工程设计架构Vivado工程源码解析上板调试验证2.4、图像ISP培训课程2课程1Bayer转RGB显示FPGA工程设计架构Vivado工程源码解析上板调试验证2.5、图像ISP培训课程3课程2AE自动曝光显示FPGA工程设计架构Vivado工程源码解析上板调试验证2.6、图像ISP培训课程4课程3AWB自动白平衡显示FPGA工程设计架构Vivado工程源码解析上板调试验证2.7、图像ISP培训课程5课程4CCM颜色校正显示FPGA工程设计架构Vivado工程源码解析上板调试验证2.8、图像ISP培训课程6课程5Gamma伽马校正显示FPGA工程设计架构Vivado工程源码解析上板调试验证2.9、图像ISP培训课程7课程6Resize图像缩放显示FPGA工程设计架构Vivado工程源码解析上板调试验证2.10、图像ISP培训课程8课程6Enhance图像增强显示FPGA工程设计架构Vivado工程源码解析上板调试验证2.11、图像ISP培训课程9集成完整图像ISP处理显示FPGA工程设计架构Vivado工程源码解析上板调试验证3、其他FPGA项目推荐4、往期学员反馈学员反馈1军某工方向学员反馈2华为海思半导体5、海量内推机会6、课程资料FPGA高端图像ISP培训课程提供工程源码文档教程FPGA开发板FPGA高端图像ISP培训课程1 背景1.1、什么是FPGA图像ISPFPGA图像ISPImage Signal Processor指基于现场可编程门阵列FPGA硬件平台实现的图像信号处理器主要用于对图像传感器如CMOS/CCD输出的原始数据如Bayer格式进行实时处理生成高质量、可识别的数字图像。其核心在于结合硬件并行性与可编程性满足高实时性、低延时的图像处理需求。以下从定义、技术构成、优势三方面详细解析FPGA图像ISP的核心构成基础处理流程ISP的核心任务是将传感器原始数据转化为可视图像流程包含以下关键模块黑电平校正BLC消除传感器暗电流噪声自动白平衡AWB根据环境光调整色温确保白色物体真实还原去马赛克Demosaic将Bayer格式的单通道数据插值为全彩RGB图像核心算法颜色矫正矩阵CCM修正颜色偏差匹配人眼感知Gamma矫正优化亮度非线性响应提升对比度边沿增强EE与降噪锐化细节并抑制噪声3A算法自动对焦AF、自动曝光AE、自动白平衡AWB的动态控制FPGA实现的特殊技术环节区别于通用处理器或ASIC方案FPGA需额外解决以下问题传感器接口适配支持MIPI、LVDS等接口接入处理全局快门/卷帘快门的差异数据实时架构设计传统行缓存架构易导致高延时现代方案采用AXI-Stream等高速总线消除消隐区浪费提升带宽利用率至90%以上软硬件协同在FPGA内嵌软核如ARM Cortex-M实现3A算法动态调参避免外挂单片机导致的延迟瓶颈FPGA图像ISP的核心优势FPGA方案在特定场景中具备不可替代性优势如下对比FPGA vs ASIC/CPU方案FPGA在特定领域具备显著优势但需权衡适用场景典型应用场景FPGA图像ISP的核心价值体现在以下高要求领域医疗影像内窥镜/手术机器人依赖微秒级延时确保操作实时性如米联客方案用于4K荧光内窥镜低光照增强融合近红外数据提升暗场细节Spectral Edge方案支持RGB-IR四通道处理自动驾驶与机器人传感器融合同时处理多路摄像头雷达数据低延时反馈控制HDR重构应对强逆光场景保留高动态范围细节工业视觉高速缺陷检测如半导体晶圆300MHz频率支持μm级精度实时分析红外-可见光双谱分析FPGA灵活架构支持多光谱融合如电力设备热斑检测总结FPGA图像ISP是硬件加速的图像处理引擎本质是通过可编程逻辑实现低延时、高定制的ISP流水线。其技术核心在于并行架构设计、传感器接口优化及软硬件协同调参。在实时性要求严苛如医疗、自动驾驶、场景多变如多光谱融合、或需长周期稳定供应工业设备的领域FPGA方案具备显著优势成为ASIC与CPU方案的重要补充。随着红外与可见光融合、8K视频处理等需求爆发FPGA-ISP在边缘智能设备中的渗透率将持续提升1.2、FPGA图像ISP就业前景FPGA图像ISP岗位核心分析行业现状与前景现状技术壁垒高ISP涉及复杂的图像处理流程如3A算法、HDR、去噪、Demosaic等需兼顾硬件实现与算法优化调试周期长且模块间相互影响。需求领域扩展传统应用于医疗内窥镜、工业相机如北京中科内镜、卓外医疗现向智能汽车自动驾驶传感器、AI视觉RGB-IR成像延伸。人才稀缺性资深架构师年薪可达80万深圳岗位要求10年经验但初级岗位多要求硕士学历或项目经验。前景自动驾驶驱动IEEE P2020工作组推动汽车ISP标准制定催生新岗位需求。国产替代加速医疗与工业领域如鑫图光电、卓外医疗积极研发4K/荧光内窥镜打破国外垄断。从业要求薪资与福利待遇薪资范围月薪·税前初级0-3年15-25K · 14薪上海卓外医疗中级3-5年20-30K · 14薪成都鑫图光电资深5年40-60K · 16薪深圳架构师岗位福利五险一金、项目奖金5%-20%年薪、带薪年假、体检、员工旅游。部分企业提供落户支持如上海。职业生涯可持续性优势技术纵深强FPGAISP技能组合难以被软件替代医疗/汽车领域经验积累带来溢价。转型方向广可转向AI硬件加速、多模态传感器融合如自动驾驶感知系统。挑战学习曲线陡峭需持续跟进ISO/IEEE新标准如HDR、3DNR。岗位地域集中北京、上海、深圳、成都的医疗/芯片企业为主。横向职业对比FPGA图像ISP vs 软件开发 vs 文职下表综合薪资、门槛、发展等维度对比薪资增长趋势FPGA图像ISP岗3年经验平均年薪增幅达25%医疗/汽车领域溢价最高1.3、本FPGA图像ISP培训课程的优势本FPGA图像ISP培训课程和友商相比优势如下2、FPGA高端图像ISP培训课程本博客为FPGA高端图像ISP培训课程需要学习者有一定的FPGA基础如果学习者觉得太难则可以去看看本博主之前发布的FPGA高端图像处理培训课程该课程现对基础一些博客链接如下点击直接前往2.1、图像ISP培训课程架构本图像ISP培训课程遵循从易到难、由点到面、循序渐进、前后呼应、前因后果的原则分为9节课程后一节课程由前一节课程发展而来前后课程有因果关系、有易难渐进图像ISP培训课程架构如下2.2、图像ISP培训课程内容图像ISP培训课程包含如下内容1、9套课程对应的9套vivado工程源码2、9套课程对应的9套视频讲解教程3、ISP相关IP核官方数据手册文档4、提供永久技术支持和答疑5、FPGA开发板K7-325T板子为自愿考虑可选择不要6、IMX327相机相机为自愿考虑可选择不要具体清单如下2.3、图像ISP培训课程1采集IMX327相机RWA12原图第一节课肯定是最简单的没有任何图像ISP处理只需要实现FPGA采集IMX327相机RWA12原图然后输出显示即可之所以第一节课不加入图像ISP处理是为了使学习者从最简单的图像采集入手看看最原始的图像是有多差然后一步步加入ISP图像处理后图像由丑变美的过程用视觉震撼来达到ISP图像处理的成就感FPGA工程设计架构图像ISP培训课程1的FPGA设计架构如下本设计基于Xilinx的Kintex7-325T中端FPGA开发板视频输入源为IMX327 MIPI摄像头在SDK端通过i2c总线软件配置IMX327 为 MIPI4 Lane RAW12模式输出有效分辨率为1920x108030HzIMX327 MIPI摄像头LVDS差分对经过权电阻网络实现MIPI-DPHY功能即在MIPI物理层分离LP电路和HS电路然后后接入FPGA的HS BANK的LVDS差分IO然后使用本博主自定义的MIPI CSI RX解码IP实现MIPI CSI2-RX功能即实现MIPI链路层和协议层解码功能并输出AXI4-Stream格式的RAW12格式视频时序为1个像素时钟输出一个像素数据该IP由本博专供提供至此MIPI视频解码工作完成但此时的视频还是原始的RAW12格式远远达不到输出显示要求所以还需进行图像处理操作也就是图像ISP操作但课程1我们不做处理直接输出显示然后使用Xilinx官方推荐的VDMA的图像缓存架构将视频缓存到板载的DDR3中然后使用Xilinx官方推荐的AXI4-Stream to Video Out接收VDMA读出的视频并转换为RGB视频流输出然后使用本博主提供的、纯verilog代码实现的RGB转HDMI模块输出HDMI视频输出分辨率为1920x108060Hz最后通过板载HDMI接口输出到外部显示器显示即可Vivado工程源码解析课程1的Vivado工程由Block Design和SDK软件组成Block Design完成FPGA逻辑设计SDK软件完成对Block Design中相关IP核的配置和IMX327的初始化配置Block Design设计截图如下其中粗红箭头为视频流走向SDK软件设计截图如下Vivado工程源码总体如下开发板FPGA型号Xilinx–Kintex7–xc7k325tffg676-2开发环境Vivado2019.1输入IMX327 MIPI相机4 Lane分辨率1920x108030Hz输出HDMI分辨率1920x108060Hz图像缓存方案Xilinx官方的VDMA方案图像缓存路径DDR3图像ISP处理无工程作用输出IMX327 的RAW12原始图像为后面的图像ISP处理做原始比较工程的资源消耗和功耗如下上板调试验证图像ISP培训课程1采集IMX327相机RWA12原图上板调试验证视频如下RAW12原图显示可以看到RWA12图像为灰度图像相比于友商ISP课程的RWA10RWA12图像更为清晰但这样的图像是原始图像没有耀眼的色彩和细腻的细节呈现所以需要图像ISP处理2.4、图像ISP培训课程2课程1Bayer转RGB显示FPGA工程设计架构图像ISP培训课程2的FPGA设计架构如下本设计基于Xilinx的Kintex7-325T中端FPGA开发板视频输入源为IMX327 MIPI摄像头在SDK端通过i2c总线软件配置IMX327 为 MIPI4 Lane RAW12模式输出有效分辨率为1920x108030HzIMX327 MIPI摄像头LVDS差分对经过权电阻网络实现MIPI-DPHY功能即在MIPI物理层分离LP电路和HS电路然后后接入FPGA的HS BANK的LVDS差分IO然后使用本博主自定义的MIPI CSI RX解码IP实现MIPI CSI2-RX功能即实现MIPI链路层和协议层解码功能并输出AXI4-Stream格式的RAW12格式视频时序为1个像素时钟输出一个像素数据该IP由本博专供提供至此MIPI视频解码工作完成但此时的视频还是原始的RAW12格式远远达不到输出显示要求所以还需进行图像处理操作也就是图像ISP操作课程2在课程1的基础上加入了Bayer转RGB处理调用Xilinx官方的Color Filter Array Interpolation IP核实现Bayer转RGB输入视频格式为RAW12然后使用Xilinx官方推荐的VDMA的图像缓存架构将视频缓存到板载的DDR3中然后使用Xilinx官方推荐的AXI4-Stream to Video Out接收VDMA读出的视频并转换为RGB视频流输出然后使用本博主提供的、纯verilog代码实现的RGB转HDMI模块输出HDMI视频输出分辨率为1920x108060Hz最后通过板载HDMI接口输出到外部显示器显示即可Vivado工程源码解析课程2的Vivado工程由Block Design和SDK软件组成Block Design完成FPGA逻辑设计SDK软件完成对Block Design中相关IP核的配置和IMX327的初始化配置Block Design设计在前章节课程1的基础上加入了Color Filter Array Interpolation IP核所以这里只截图新加入的ISP部分截图如下SDK软件设计截图如下Vivado工程源码总体如下开发板FPGA型号Xilinx–Kintex7–xc7k325tffg676-2开发环境Vivado2019.1输入IMX327 MIPI相机4 Lane分辨率1920x108030Hz输出HDMI分辨率1920x108060Hz图像缓存方案Xilinx官方的VDMA方案图像缓存路径DDR3图像ISP处理Bayer转RGB知识点为“RWA12转RGB算法与控制”工程作用输出Bayer转RGB处理后的图像并和前后处理效果做比较工程的资源消耗和功耗如下上板调试验证图像ISP培训课程2课程1Bayer转RGB显示上板调试验证视频如下Bayer转RGB显示可以看到相比于课程1的RAW12灰度原图经过Bayer转RGB处理后的图像已经有了彩色效果但RGB色彩依然偏绿这是因为没有更深刻、更细节的图像细节处理所以还需要继续图像ISP处理这里顺便解释一下色彩偏绿的原因IMX327的彩色滤光片阵列CFA为第一行G-B-G-B…第二行R-G-R-G…每个像素仅捕获一种颜色R、G或B通过特定排列模式覆盖传感器表面这种排列使得绿色像素占50%人眼对绿色最敏感红蓝各占25%从而在节省成本的同时逼近全彩效果所以呈现的色彩偏绿而且由于室内光线较弱可以看到输出的图像也光线较弱这样的呈像是不符合工业要求的就好比你的手机摄像不能自动曝光不能在暗环境中拍出清晰的视频这样的手机你还愿意买吗2.5、图像ISP培训课程3课程2AE自动曝光显示FPGA工程设计架构图像ISP培训课程3的FPGA设计架构如下本设计基于Xilinx的Kintex7-325T中端FPGA开发板视频输入源为IMX327 MIPI摄像头在SDK端通过i2c总线软件配置IMX327 为 MIPI4 Lane RAW12模式输出有效分辨率为1920x108030HzIMX327 MIPI摄像头LVDS差分对经过权电阻网络实现MIPI-DPHY功能即在MIPI物理层分离LP电路和HS电路然后后接入FPGA的HS BANK的LVDS差分IO然后使用本博主自定义的MIPI CSI RX解码IP实现MIPI CSI2-RX功能即实现MIPI链路层和协议层解码功能并输出AXI4-Stream格式的RAW12格式视频时序为1个像素时钟输出一个像素数据该IP由本博专供提供至此MIPI视频解码工作完成但此时的视频还是原始的RAW12格式远远达不到输出显示要求所以还需进行图像处理操作也就是图像ISP操作课程3在课程2的基础上加入了AE自动曝光处理使用纯verilog实现的逐行视频平均亮度计算模块实现每一行视频的平均亮度计算并在每行结束时将平均亮度值通过AXI4-Lite总线传输给SDK软件端做阈值比较如果平均亮度低于阈值则通过i2c总线写入递增的亮度值到AE配置寄存器整个过程使用FPGA逻辑SDK软件联合实现AE自动曝光然后使用Xilinx官方推荐的VDMA的图像缓存架构将视频缓存到板载的DDR3中然后使用Xilinx官方推荐的AXI4-Stream to Video Out接收VDMA读出的视频并转换为RGB视频流输出然后使用本博主提供的、纯verilog代码实现的RGB转HDMI模块输出HDMI视频输出分辨率为1920x108060Hz最后通过板载HDMI接口输出到外部显示器显示即可Vivado工程源码解析课程3的Vivado工程由Block Design和SDK软件组成Block Design完成FPGA逻辑设计SDK软件完成对Block Design中相关IP核的配置和IMX327的初始化配置Block Design设计在前章节课程2的基础上加入了AE自动曝光处理所以这里只截图新加入的ISP部分截图如下SDK软件设计截图如下Vivado工程源码总体如下开发板FPGA型号Xilinx–Kintex7–xc7k325tffg676-2开发环境Vivado2019.1输入IMX327 MIPI相机4 Lane分辨率1920x108030Hz输出HDMI分辨率1920x108060Hz图像缓存方案Xilinx官方的VDMA方案图像缓存路径DDR3图像ISP处理AE自动曝光知识点为“AE自动曝光算法与控制”工程作用输出AE自动曝光处理后的图像并和前后处理效果做比较工程的资源消耗和功耗如下上板调试验证图像ISP培训课程3课程2AE自动曝光显示上板调试验证视频如下AE自动曝显示可以看到相比于课程2的Bayer转RGB图像经过AE自动曝光处理后的图像已经有了自动增强亮度的功能由于室内光线较弱刚上电时图像呈现的图像也光线较弱随后在-AE自动曝的处理下图像亮度逐渐增强当达到阈值和最优视觉效果时则停止继续增强亮度就好比你的手机摄像有自动曝光功能在暗环境中拍出了清晰的视频这样的手机你应该会考虑买吧但是这样的图像依然不好看虽然解决了亮度问题但颜色偏绿这是因为没有更深刻、更细节的图像细节处理所以还需要继续图像ISP处理2.6、图像ISP培训课程4课程3AWB自动白平衡显示FPGA工程设计架构图像ISP培训课程4的FPGA设计架构如下本设计基于Xilinx的Kintex7-325T中端FPGA开发板视频输入源为IMX327 MIPI摄像头在SDK端通过i2c总线软件配置IMX327 为 MIPI4 Lane RAW12模式输出有效分辨率为1920x108030HzIMX327 MIPI摄像头LVDS差分对经过权电阻网络实现MIPI-DPHY功能即在MIPI物理层分离LP电路和HS电路然后后接入FPGA的HS BANK的LVDS差分IO然后使用本博主自定义的MIPI CSI RX解码IP实现MIPI CSI2-RX功能即实现MIPI链路层和协议层解码功能并输出AXI4-Stream格式的RAW12格式视频时序为1个像素时钟输出一个像素数据该IP由本博专供提供至此MIPI视频解码工作完成但此时的视频还是原始的RAW12格式远远达不到输出显示要求所以还需进行图像处理操作也就是图像ISP操作课程4在课程3的基础上加入了AWB自动白平衡处理调用Xilinx官方的Color Correction Matrix IP核实现AWB自动白平衡输入像素位宽为12bit然后使用Xilinx官方推荐的VDMA的图像缓存架构将视频缓存到板载的DDR3中然后使用Xilinx官方推荐的AXI4-Stream to Video Out接收VDMA读出的视频并转换为RGB视频流输出然后使用本博主提供的、纯verilog代码实现的RGB转HDMI模块输出HDMI视频输出分辨率为1920x108060Hz最后通过板载HDMI接口输出到外部显示器显示即可Vivado工程源码解析课程4的Vivado工程由Block Design和SDK软件组成Block Design完成FPGA逻辑设计SDK软件完成对Block Design中相关IP核的配置和IMX327的初始化配置Block Design设计在前章节课程3的基础上加入了Color Correction Matrix IP核所以这里只截图新加入的ISP部分截图如下SDK软件设计截图如下Vivado工程源码总体如下开发板FPGA型号Xilinx–Kintex7–xc7k325tffg676-2开发环境Vivado2019.1输入IMX327 MIPI相机4 Lane分辨率1920x108030Hz输出HDMI分辨率1920x108060Hz图像缓存方案Xilinx官方的VDMA方案图像缓存路径DDR3图像ISP处理AWB自动白平衡知识点为“AWB自动白平衡算法与控制”工程作用输出AWB自动白平衡处理后的图像并和前后处理效果做比较工程的资源消耗和功耗如下上板调试验证图像ISP培训课程4课程3AWB自动白平衡显示上板调试验证视频如下AWB自动白平衡显示可以看到相比于课程3的Bayer转RGB图像经过AWB自动白平衡处理后的图像已经有了鲜艳亮丽的彩色且具有AE自动曝光的功能虽然图像已经接近自然环境颜色但感觉还是太过生硬特别是在人脸成像时皮肤成像太过毛糙没有细腻感也就是说还没有达到初步美颜的效果就好你的手机拍照把冠希的拍成了本山这样的手机你还会买吗所以还需要继续图像ISP处理2.7、图像ISP培训课程5课程4CCM颜色校正显示FPGA工程设计架构图像ISP培训课程5的FPGA设计架构如下本设计基于Xilinx的Kintex7-325T中端FPGA开发板视频输入源为IMX327 MIPI摄像头在SDK端通过i2c总线软件配置IMX327 为 MIPI4 Lane RAW12模式输出有效分辨率为1920x108030HzIMX327 MIPI摄像头LVDS差分对经过权电阻网络实现MIPI-DPHY功能即在MIPI物理层分离LP电路和HS电路然后后接入FPGA的HS BANK的LVDS差分IO然后使用本博主自定义的MIPI CSI RX解码IP实现MIPI CSI2-RX功能即实现MIPI链路层和协议层解码功能并输出AXI4-Stream格式的RAW12格式视频时序为1个像素时钟输出一个像素数据该IP由本博专供提供至此MIPI视频解码工作完成但此时的视频还是原始的RAW12格式远远达不到输出显示要求所以还需进行图像处理操作也就是图像ISP操作课程5在课程4的基础上加入了CCM颜色校正处理调用Xilinx官方的Color Correction Matrix IP核实现CCM颜色校正输入像素位宽为12bit然后使用Xilinx官方推荐的VDMA的图像缓存架构将视频缓存到板载的DDR3中然后使用Xilinx官方推荐的AXI4-Stream to Video Out接收VDMA读出的视频并转换为RGB视频流输出然后使用本博主提供的、纯verilog代码实现的RGB转HDMI模块输出HDMI视频输出分辨率为1920x108060Hz最后通过板载HDMI接口输出到外部显示器显示即可Vivado工程源码解析课程5的Vivado工程由Block Design和SDK软件组成Block Design完成FPGA逻辑设计SDK软件完成对Block Design中相关IP核的配置和IMX327的初始化配置Block Design设计在前章节课程4的基础上加入了Color Correction Matrix IP核所以这里只截图新加入的ISP部分截图如下SDK软件设计截图如下Vivado工程源码总体如下开发板FPGA型号Xilinx–Kintex7–xc7k325tffg676-2开发环境Vivado2019.1输入IMX327 MIPI相机4 Lane分辨率1920x108030Hz输出HDMI分辨率1920x108060Hz图像缓存方案Xilinx官方的VDMA方案图像缓存路径DDR3图像ISP处理CCM颜色校正知识点为“CCM颜色校正算法与控制”工程作用输出CCM颜色校正处理后的图像并和前后处理效果做比较工程的资源消耗和功耗如下上板调试验证图像ISP培训课程5课程4CCM颜色校正显示上板调试验证视频如下CCM颜色校正显示可以看到相比于课程4的AWB自动白平衡图像经过CCM颜色校正处理后的图像已经有了更为细腻的颜色呈现且具有AE自动曝光的功能当脸成像时皮肤成像有了初步美颜的效果演示视频没有对着人脸成像细节因为博主长相实属残次品免得污染学习者视觉学习者可以拿到工程和FPGA开发板对着自己的脸呈现体验前后效果虽然经过CCM颜色校正处理后的图像貌似已经很好在友商的ISP课程看来已经达到教学目的了但我们是FPGA开发工程师是解决工业需求的所以还需要进一步优化最求完美还需要继续图像ISP处理2.8、图像ISP培训课程6课程5Gamma伽马校正显示FPGA工程设计架构图像ISP培训课程6的FPGA设计架构如下本设计基于Xilinx的Kintex7-325T中端FPGA开发板视频输入源为IMX327 MIPI摄像头在SDK端通过i2c总线软件配置IMX327 为 MIPI4 Lane RAW12模式输出有效分辨率为1920x108030HzIMX327 MIPI摄像头LVDS差分对经过权电阻网络实现MIPI-DPHY功能即在MIPI物理层分离LP电路和HS电路然后后接入FPGA的HS BANK的LVDS差分IO然后使用本博主自定义的MIPI CSI RX解码IP实现MIPI CSI2-RX功能即实现MIPI链路层和协议层解码功能并输出AXI4-Stream格式的RAW12格式视频时序为1个像素时钟输出一个像素数据该IP由本博专供提供至此MIPI视频解码工作完成但此时的视频还是原始的RAW12格式远远达不到输出显示要求所以还需进行图像处理操作也就是图像ISP操作课程6在课程5的基础上加入了Gamma伽马校正处理调用Xilinx官方的Gamma Corection IP核实现Gamma伽马校正输入像素位宽为12bit然后使用Xilinx官方推荐的VDMA的图像缓存架构将视频缓存到板载的DDR3中然后使用Xilinx官方推荐的AXI4-Stream to Video Out接收VDMA读出的视频并转换为RGB视频流输出然后使用本博主提供的、纯verilog代码实现的RGB转HDMI模块输出HDMI视频输出分辨率为1920x108060Hz最后通过板载HDMI接口输出到外部显示器显示即可Vivado工程源码解析课程6的Vivado工程由Block Design和SDK软件组成Block Design完成FPGA逻辑设计SDK软件完成对Block Design中相关IP核的配置和IMX327的初始化配置Block Design设计在前章节课程5的基础上加入了Gamma Corection IP核所以这里只截图新加入的ISP部分截图如下SDK软件设计截图如下Vivado工程源码总体如下开发板FPGA型号Xilinx–Kintex7–xc7k325tffg676-2开发环境Vivado2019.1输入IMX327 MIPI相机4 Lane分辨率1920x108030Hz输出HDMI分辨率1920x108060Hz图像缓存方案Xilinx官方的VDMA方案图像缓存路径DDR3图像ISP处理Gamma伽马校正知识点为“Gamma伽马校正算法与控制”工程作用输出Gamma伽马校正处理后的图像并和前后处理效果做比较工程的资源消耗和功耗如下上板调试验证图像ISP培训课程6课程5Gamma伽马校正显示上板调试验证视频如下Gamma伽马校正显示可以看到相比于课程5的CCM颜色校正图像经过Gamma伽马校正处理后的图像其实已经很难用肉眼看出明显区别了说明我们的图像ISP处理的确已经到了优化的极限边缘已经很难再做出明显的更好体验了但真的就此放弃吗不我太想进步了所以还需要进一步优化最求完美还需要继续图像ISP处理2.9、图像ISP培训课程7课程6Resize图像缩放显示FPGA工程设计架构图像ISP培训课程7的FPGA设计架构如下本设计基于Xilinx的Kintex7-325T中端FPGA开发板视频输入源为IMX327 MIPI摄像头在SDK端通过i2c总线软件配置IMX327 为 MIPI4 Lane RAW12模式输出有效分辨率为1920x108030HzIMX327 MIPI摄像头LVDS差分对经过权电阻网络实现MIPI-DPHY功能即在MIPI物理层分离LP电路和HS电路然后后接入FPGA的HS BANK的LVDS差分IO然后使用本博主自定义的MIPI CSI RX解码IP实现MIPI CSI2-RX功能即实现MIPI链路层和协议层解码功能并输出AXI4-Stream格式的RAW12格式视频时序为1个像素时钟输出一个像素数据该IP由本博专供提供至此MIPI视频解码工作完成但此时的视频还是原始的RAW12格式远远达不到输出显示要求所以还需进行图像处理操作也就是图像ISP操作课程7在课程6的基础上加入了Resize图像缩放处理调用由HLS实现的、基于双线性插值算法的图像缩放IP核实现Resize图像缩放输入像素位宽为8bit然后使用Xilinx官方推荐的VDMA的图像缓存架构将视频缓存到板载的DDR3中然后使用Xilinx官方推荐的AXI4-Stream to Video Out接收VDMA读出的视频并转换为RGB视频流输出然后使用本博主提供的、纯verilog代码实现的RGB转HDMI模块输出HDMI视频输出分辨率为缩放后的图像分辨率最后通过板载HDMI接口输出到外部显示器显示即可Vivado工程源码解析课程7的Vivado工程由Block Design和SDK软件组成Block Design完成FPGA逻辑设计SDK软件完成对Block Design中相关IP核的配置和IMX327的初始化配置Block Design设计在前章节课程6的基础上加入了Resize图像缩放IP核所以这里只截图新加入的ISP部分截图如下SDK软件设计截图如下Vivado工程源码总体如下开发板FPGA型号Xilinx–Kintex7–xc7k325tffg676-2开发环境Vivado2019.1输入IMX327 MIPI相机4 Lane分辨率1920x108030Hz输出HDMI分辨率为缩放后的图像分辨率图像缓存方案Xilinx官方的VDMA方案图像缓存路径DDR3图像ISP处理Resize图像缩放知识点为“Resize图像缩放算法与控制”工程作用输出Resize图像缩放处理后的图像并和前后处理效果做比较工程的资源消耗和功耗如下上板调试验证图像ISP培训课程7课程6Resize图像缩放显示上板调试验证视频如下缩放案例11920x1080缩放到300x3001920x1080缩放到300x300显示缩放案例21920x1080缩放到1280x7201920x1080缩放到1280x720显示缩放案例31920x1080缩放到960x10801920x1080缩放到960x1080显示缩放案例41920x1080缩放到1920x5401920x1080缩放到1920x540显示可以看到相比于课程6的Gamma伽马校正图像经过Resize图像缩放处理后的图像可以自由切换分辨率且缩放后的图像没有失真保持了原来的高质量呈现符合工业需求碾压友商提供的研学性质的、不具备工业应用价值的课程其实已经很好了说明我们的图像ISP处理的确已经到了优化的极限边缘已经很难再做出明显的更好体验了但真的就此放弃吗不我太想进步了所以还需要进一步优化最求完美还需要继续图像ISP处理2.10、图像ISP培训课程8课程6Enhance图像增强显示FPGA工程设计架构图像ISP培训课程8的FPGA设计架构如下本设计基于Xilinx的Kintex7-325T中端FPGA开发板视频输入源为IMX327 MIPI摄像头在SDK端通过i2c总线软件配置IMX327 为 MIPI4 Lane RAW12模式输出有效分辨率为1920x108030HzIMX327 MIPI摄像头LVDS差分对经过权电阻网络实现MIPI-DPHY功能即在MIPI物理层分离LP电路和HS电路然后后接入FPGA的HS BANK的LVDS差分IO然后使用本博主自定义的MIPI CSI RX解码IP实现MIPI CSI2-RX功能即实现MIPI链路层和协议层解码功能并输出AXI4-Stream格式的RAW12格式视频时序为1个像素时钟输出一个像素数据该IP由本博专供提供至此MIPI视频解码工作完成但此时的视频还是原始的RAW12格式远远达不到输出显示要求所以还需进行图像处理操作也就是图像ISP操作课程8在课程6的基础上加入了Enhance图像增处理调用Xilinx官方的Image Enhancement IP核实现Enhance图像增强输入像素位宽为12bit需要补充说明的是Image Enhancement IP核只支持YUV输入所以在Image Enhancement IP核前面需要添加Xilinx官方的RGB to YCrCb Color-Space Converter IP核实现RGB转YUV444在Image Enhancement IP核后面还需要添加Xilinx官方的YCrCb to RGB Color-Space Converter IP核实现YUV444转RGB然后使用Xilinx官方推荐的VDMA的图像缓存架构将视频缓存到板载的DDR3中然后使用Xilinx官方推荐的AXI4-Stream to Video Out接收VDMA读出的视频并转换为RGB视频流输出然后使用本博主提供的、纯verilog代码实现的RGB转HDMI模块输出HDMI视频输出分辨率为缩放后的图像分辨率最后通过板载HDMI接口输出到外部显示器显示即可Vivado工程源码解析课程8的Vivado工程由Block Design和SDK软件组成Block Design完成FPGA逻辑设计SDK软件完成对Block Design中相关IP核的配置和IMX327的初始化配置Block Design设计在前章节课程6的基础上加入了Image Enhancement IP核所以这里只截图新加入的ISP部分截图如下SDK软件设计截图如下Vivado工程源码总体如下开发板FPGA型号Xilinx–Kintex7–xc7k325tffg676-2开发环境Vivado2019.1输入IMX327 MIPI相机4 Lane分辨率1920x108030Hz输出HDMI分辨率为1920x108060Hz图像缓存方案Xilinx官方的VDMA方案图像缓存路径DDR3图像ISP处理Enhance图像增强知识点为“Enhance图像增强算法与控制”工程作用输出Enhance图像增强处理后的图像并和前后处理效果做比较工程的资源消耗和功耗如下上板调试验证图像ISP培训课程8课程6Enhance图像增强显示上板调试验证视频如下Enhance图像增强显示可以看到相比于课程6的Gamma伽马校正图像经过Enhance图像增强处理后的图像真的已经很难用肉眼看出明显区别了说明我们的图像ISP处理的确已经到了优化的极限边缘已经很难再做出明显的更好体验了但真的就此放弃吗是的我真的放弃了2.11、图像ISP培训课程9集成完整图像ISP处理显示FPGA工程设计架构图像ISP培训课程9的FPGA设计架构如下本设计基于Xilinx的Kintex7-325T中端FPGA开发板视频输入源为IMX327 MIPI摄像头在SDK端通过i2c总线软件配置IMX327 为 MIPI4 Lane RAW12模式输出有效分辨率为1920x108030HzIMX327 MIPI摄像头LVDS差分对经过权电阻网络实现MIPI-DPHY功能即在MIPI物理层分离LP电路和HS电路然后后接入FPGA的HS BANK的LVDS差分IO然后使用本博主自定义的MIPI CSI RX解码IP实现MIPI CSI2-RX功能即实现MIPI链路层和协议层解码功能并输出AXI4-Stream格式的RAW12格式视频时序为1个像素时钟输出一个像素数据该IP由本博专供提供至此MIPI视频解码工作完成但此时的视频还是原始的RAW12格式远远达不到输出显示要求所以还需进行图像处理操作也就是图像ISP操作完整的图像ISP处理流程为调用Xilinx官方的Color Filter Array Interpolation IP核实现Bayer转RGB输入视频格式为RAW12使用纯verilog实现的逐行视频平均亮度计算模块实现每一行视频的平均亮度计算并在每行结束时将平均亮度值通过AXI4-Lite总线传输给SDK软件端做阈值比较如果平均亮度低于阈值则通过i2c总线写入递增的亮度值到AE配置寄存器整个过程使用FPGA逻辑SDK软件联合实现AE自动曝光1、Bayer转RGB调用Xilinx官方的Color Filter Array Interpolation IP核实现Bayer转RGB输入视频格式为RAW122、AWB自动白平衡调用Xilinx官方的Color Correction Matrix IP核实现AWB自动白平衡输入像素位宽为12bit3、CCM颜色校正调用Xilinx官方的Color Correction Matrix IP核实现CCM颜色校正输入像素位宽为12bit4、Gamma伽马校正调用Xilinx官方的Gamma Corection IP核实现Gamma伽马校正输入像素位宽为12bit5、Resize图像缩放调用由HLS实现的、基于双线性插值算法的图像缩放IP核实现Resize图像缩放输入像素位宽为8bit6、Enhance图像增强调用Xilinx官方的Image Enhancement IP核实现Enhance图像增强输入像素位宽为12bit需要补充说明的是Image Enhancement IP核只支持YUV输入所以在Image Enhancement IP核前面需要添加Xilinx官方的RGB to YCrCb Color-Space Converter IP核实现RGB转YUV444在Image Enhancement IP核后面还需要添加Xilinx官方的YCrCb to RGB Color-Space Converter IP核实现YUV444转RGB然后使用Xilinx官方推荐的VDMA的图像缓存架构将视频缓存到板载的DDR3中然后使用Xilinx官方推荐的AXI4-Stream to Video Out接收VDMA读出的视频并转换为RGB视频流输出然后使用本博主提供的、纯verilog代码实现的RGB转HDMI模块输出HDMI视频输出分辨率为缩放后的图像分辨率最后通过板载HDMI接口输出到外部显示器显示即可Vivado工程源码解析课程9的Vivado工程由Block Design和SDK软件组成Block Design完成FPGA逻辑设计SDK软件完成对Block Design中相关IP核的配置和IMX327的初始化配置Block Design设计在前章节课程1的基础上加入了完整图像ISP处理所以这里只截图新加入的ISP部分截图如下其中粗红箭头为视频流走向SDK软件设计截图如下Vivado工程源码总体如下开发板FPGA型号Xilinx–Kintex7–xc7k325tffg676-2开发环境Vivado2019.1输入IMX327 MIPI相机4 Lane分辨率1920x108030Hz输出HDMI分辨率为1920x108060Hz图像缓存方案Xilinx官方的VDMA方案图像缓存路径DDR3图像ISP处理完整图像ISP处理知识点为“全流程、完整的图像ISP处理与控制”工程作用输出全流程、完整的图像ISP处理后的图像并和前后处理效果做比较工程的资源消耗和功耗如下上板调试验证图像ISP培训课程9集成完整图像ISP处理显示上板调试验证视频如下FPGA高端图像ISP培训课程可以看到图像质量从丑到美的过程正是我们ISP一步步处理的结果3、其他FPGA项目推荐可进入我的博客主页找到置顶博客并打开那篇博客是把握所有的博客都做了归类方便你快速找到自己感兴趣的FPGA项目博客链接如下点击直接前往4、往期学员反馈学员反馈1军某工方向经该学员同意后本人截图了聊天记录学员学历普通民办三本院校工学学士学员专业电子信息工程学习时长1个月关小黑屋苦学工作去向军某工方向起步薪酬12K13薪学员反馈2华为海思半导体经该学员同意后本人截图了聊天记录学员学历985硕士研究生方向光电方向学习时长3个月实验室硬啃工作去向华为海思半导体起步薪酬不便透露可登录BOSS查个大概5、海量内推机会本博主目前已建立一些资源包括国内大大小小的厂子时不时的就有厂子找到本博主希望给他们推荐几个工程师过去这是北京某厂直接联系本博主的截屏优秀的学员可直接推荐过去6、课程资料课程资料如下代码太大无法邮箱发送以某度网盘链接方式发送