图像旋转的FPGA实现（一）

　　继续图像处理专题，这次写的是图像旋转。若要说小分辨率的图像旋转倒也简单，直接将原始图像存储在BRAM中，然后按照旋转后的位置关系取出便是。但是对于高分辨的图像（720P及以上）就必须得用DDR3或者DDR4缓存了，而DDR是突发传输，对连续视频流十分友好。所以在旋转180°时倒也问题不大，但是若旋转90°或者270°的话，每取出一个数据，

就要跨行一次，而DDR跨行传输的效率极低，经测量大概是10%左右，根本无法满足实时性要求。

　　那么，又该怎么解决旋转90°或者270°DDR传输效率低的问题呢？我查阅了大量资料，有一种方法是改用sram存储图像，这样便没有跨行传输效率低下的问题。但是现在FPGA的开发板普遍带的是DDR，也没有必要为了图像旋转这个功能重新设计电路，增加sram芯片。另一种方法则是改变DDR读写图像的方式，这里也有两种方案。方案1是对DDR进行分块，DDR的一块存储一行有效图像数据，这样就使得DDR跨行次数减少。同时由于DDR位宽大于像素数据位宽，所以每读取一个数据就能获得数个像素点，可供几次旋转90°或者270°使用。

方案2是对图像进行分块，写入DDR时按照分块尺寸对应关系，每一行写入一个分块，这个方法同样会使得旋转操作后读取DDR跨行变少。有些人或许就会疑问，连续的视频流怎么分块呢？视频的确是连续进入的，可是我们可以控制写入的地址，假如分辨率是1920*1080，分块是192*10，那么在DDR写到192-8地址时，就直接跳转到0+DDR列长度处了，进而实现DDR的一块存储原图像的一行数据。

　　这里的话，我选择的是第一种方案，即DDR的一块存储原图像一行有效数据，并在720P和1080P各种制式下验证通过，具体实现细节见下一篇博客。

事实上，我只实现了直角旋转，即旋转90°，旋转180°，旋转270°。而想实现任意角度旋转的话则思路一致，即重新排列图像写入DDR顺序，使得读DDR跨行操作次数降低，而关于这一点，万方上有一篇名叫“基于FPGA的数字图像旋转引擎设计”（李杰明）的论文，大家有兴趣的可以去查阅观看。