随着头戴显示器集成度越来越高,功能越来越完善,可以将其视为一种小型的视频处理平台,其核心之一为微显示技术。FPGA作为目前主流的视频处理芯片,不仅能够并行处理视频数据、还可以灵活地构造内部电路、通用性强,非常适合作为小规模视频处理系统的核心。本文以FPGA为核心实现了一个完整的视频图像处理系统,能独立完成从采集视频到实时处理并显示视频的全部工作,支持LCOS微显示器输出。在完成了系统平台的器件选型与电路设计等硬件设计后,本文采用了自顶向下的设计思想完成了系统的软件设计,并根据功能将系统划分为顶层模块、时钟模块、视频采集模块、视频存储模块、图像处理模块以及视频显示模块。系统工作过程如下:首先上电后通过SCCB协议完成OV5640的初始化,获取标准的视频图像数据;接着在图像处理模块中,实现对视频图像的灰度化、快速中值滤波、边缘检测、图像叠加等多种处理;然后通过设计SDRAM存储模块成功实现了视频数据的存储和读取,并解决了跨时钟域数据交互问题;最后在图像显示模块构造了完整的显示时序,通过控制行场信号可以驱动LCOS或显示器输出视频图像。整个系统都是通过硬件语言Verilog HDL描述的。图像算法在FPGA上的实现也是本文重点之一。本文在合理分配硬件资源的前提下,通过优化算法、流水线技术等手段提高了计算效率,充分发挥了FPGA并行处理数据的优势,最终提高了图像算法模块的处理速度。系统设计过程中,本文通过Modelsim对不同模块进行了仿真,并分析仿真波形保障了设计的准确性。系统设计完成后,本文对系统进行了测试与分析,证明了系统在不同显示器上的实时显示效果都较好,且能够对视频进行实时的处理。