紅外成像技術(shù)是目前非常有用的新型高科技，具有極強(qiáng)抗干擾能力，屬于被動式觀測裝備，隱蔽性很強(qiáng)。長波紅外可不受煙霧等的影響，分辨率高。另外，紅外成像不受地面和海面的多徑效應(yīng)影響，具有多目標(biāo)全景觀察、追蹤及識別能力，具有很廣闊的應(yīng)用前景和價值。

　　本文采用的紅外系統(tǒng)為凱邁廣微160×120系列，由于原始圖像大小為160×120，在某些應(yīng)用場合其分辨率很難滿足需要，必須對圖像進(jìn)行放大。

　　圖像放大是一種常用的數(shù)字圖像處理技術(shù)，在日常社會生活的許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，因此數(shù)字圖像的放大是圖像處理的基本操作之一。數(shù)字圖像放大多用軟件來實(shí)現(xiàn)。但隨著現(xiàn)場可編程門陣列技術(shù)的突飛猛進(jìn)，FPGA也逐漸進(jìn)入數(shù)字信號處理領(lǐng)域，尤其在實(shí)時圖像處理方面FPGA無可比擬的并行處理能力，所以國內(nèi)外愈來愈多的實(shí)時處理應(yīng)用都轉(zhuǎn)向了FPGA平臺。本文正是介紹了一種基于FPGA的固定倍率紅外圖像放大模塊。

　　1 圖像放大算法

　　目前圖像放大處理通常都采用軟件方法來實(shí)現(xiàn)，雖然其算法種類多樣，且圖像放大后的質(zhì)量也比較高，但是，由于其運(yùn)算時間往往較長，因此在某些實(shí)時性要求較高的數(shù)字圖像處理場合不宜采用軟件方法而適合采用硬件方法。硬件方法實(shí)現(xiàn)圖像放大，其處理速度可大大提高，不過，采用硬件實(shí)現(xiàn)時，由于資源非常有限，許多處理算法因過于復(fù)雜而無法通過硬件實(shí)現(xiàn)。目前在進(jìn)行硬件圖像處理過程中，通常采用插值算法，利用圖像的像素點(diǎn)間存在著的相關(guān)性進(jìn)行插值而實(shí)現(xiàn)圖像的放大。常用的差值算法包括最近鄰域插值法(Nearest Neighbor Interpolation)，雙線性插值法(Linear Interpolation)，雙三次插值法(Bieubie interpolation)。

　　1.1 最近鄰域插值法

　　從計算量的角度來說，最近鄰插值是最簡單的插值。在這種算法下，每個插值輸出像素的值就是在輸入圖像中與其最臨近采樣點(diǎn)的值。算法的數(shù)字表示為：

　　f(x)-f(xk)，1/2(xk-1+xk)

　　1.2 雙線性插值法

　　雙線性插值法的輸出像素時它在圖像中2×2鄰域采樣點(diǎn)的平均值，它根據(jù)某個像素周圍4個像素(m，n)，(m+l，n)，(m，n+1)，(m+1，n+1)的灰度值在水平和垂直2個方向?qū)ζ洳逯怠?/p>

　　設(shè)m

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　　把按照上式計算出來的值賦予圖像的幾何變換對應(yīng)于處的像素，即可實(shí)現(xiàn)雙線性插值。

　　1.3 雙三次插值法

　　雙三次插值的插值核為三次函數(shù)，其插值鄰域的大小為4×4。它的插值效果比較好但相應(yīng)計算量也大。

　　1.4 本文采用的算法

　　上述3種圖像插值算法中最近鄰插值放大實(shí)現(xiàn)最為簡單，處理速度快，但它只是把原始像素簡單的復(fù)制到其鄰域內(nèi)，放大圖像就會出現(xiàn)明顯的方塊或鋸齒，不能很好地保留原始圖像的邊緣信息。雙三次插值算法的視覺效果最好，但計算復(fù)雜開發(fā)周期長，占用的硬件資源較大，不符合本系統(tǒng)的資源要求。使用雙線性插值能夠較好地消除鋸齒，保留原始圖像的邊緣信息，放大后的圖像較平滑，且有較好的視覺效果。本文選取改進(jìn)型的線性插值(2×1鄰域和1×2鄰域)作為最終實(shí)現(xiàn)方案。如圖1所示，實(shí)心表示原始像素，空心表示放大后的圖像。本文采用的算法數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

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