Es wird ein auf LED-Kugelschirmen basierender linearer Interpolationsalgorithmus und dessen Hardware-Implementierung auf FPGA-Plattform vorgestellt, um das Problem der Bildverzerrung und Auflösungsfehlanpassung aufgrund des Verfalls physikalischer Pixel auf LED-Kugelschirmen in höheren Breitengraden zu lösen. Zunächst wurde ein dynamisches interpolatives Modell zwischen Ebene und Kugel aufgebaut, bei dem durch Einführung eines Interpolationsschritt-Parameters Gleitkommaoperationen in Festkommaoperationen umgewandelt wurden. Anschließend wurde ein dynamischer Schrittregulierungsmechanismus basierend auf der Analyse des Raumwinkels vorgeschlagen, der die Interpolationsgenauigkeit adaptiv basierend auf Unterschieden in der Pixeldichte anpasst. Danach wurde eine voll pipelined Hardware-Architektur entworfen, die Koordinatentransformation, Pixel-Resampling und Interpolationsberechnung tief koordiniert und durch ein FIFO-Daten-Remapping-Modul geringe Verarbeitungsverzögerung realisiert. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass im Vergleich zu direkt auf dem Kugelschirm angezeigten Bildern das durchschnittliche Spitzen-Signal-Rausch-Verhältnis des durch diesen Algorithmus verarbeiteten Kugelbildes um 10,41 % steigt, der durchschnittliche strukturelle Ähnlichkeitswert um 0,36 % zunimmt und die Bildinformation-Entropie im Durchschnitt um 1,60 Bit erhöht wird. Gleichzeitig beträgt die Verarbeitungszeit eines einzelnen Frames auf der FPGA-Plattform weniger als 0,19 ms. Diese Methode löst effektiv Probleme der Bildverzerrung und Auflösungsfehlanpassung beim Kugelschirmanzeigeprozess, weist eine niedrige Algorithmuskomplexität, geringen Hardware-Ressourcenverbrauch und niedrige Verarbeitungsverzögerung auf und erfüllt die Echtzeitverarbeitungsanforderungen in hochfrequenten, stark interaktiven Szenarien.

LED-Kugelschirm;linearer Interpolationsalgorithmus;FPGA;Echtzeitverarbeitung