01
FPGA图像采集概述
FPGA在图像处理中的优势、典型应用场景（工业相机、医疗内窥、机器视觉）、课程整体架构。
基础导论
02
图像传感器基础
CMOS与CCD传感器原理、关键参数（分辨率、帧率、像元尺寸）、主流接口（MIPI、LVDS、Sub-LVDS）。
传感器接口
03
MIPI CSI-2协议详解
物理层（D-PHY）、协议层（CSI-2）、数据包格式（长包/短包）、多通道配置。
MIPI协议
04
FPGA MIPI接收端设计
D-PHY硬核与软核方案对比、时钟恢复（CDR）原理、字节对齐与字对齐。
接收端时钟
05
图像数据预处理
坏点校正（DPC）、黑电平校正（BLC）、增益控制（Gain）、自动曝光（AE）基础。
ISP预处理
06
Bayer格式与去马赛克
Bayer阵列模式、双线性插值算法、边缘导向插值、FPGA流水线实现。
Bayer插值
07
色彩空间转换
RGB转YUV、YCbCr转RGB、色彩校正矩阵（CCM）、Gamma校正。
色彩校正
08
图像缩放引擎
双线性缩放、双三次缩放、FPGA行缓冲（Line Buffer）设计、缩放系数动态配置。
缩放LineBuffer
09
帧缓存与DDR控制
DDR4/DDR5控制器设计、AXI4总线接口、多帧缓存策略（Ping-Pong）、带宽计算。
DDR帧缓存
10
视频时序生成
VESA与CEA时序标准、行场同步信号生成、Blanking区间处理、多分辨率支持。
时序视频
11
HDMI/DP输出接口
TMDS编码、HDMI 2.0/2.1协议、DisplayPort协议、FPGA SerDes实现。
HDMIDP
12
GigE Vision协议实现
UDP/IP协议栈精简、GVCP控制协议、GVSP数据流协议、千兆以太网MAC设计。
GigE网络
13
USB 3.0/UVC协议
USB 3.0物理层、UVC（USB Video Class）协议、DMA传输设计、驱动适配。
USBUVC
14
Camera Link接口
Base/Medium/Full配置、Channel Link技术、串行化与解串行化、FPGA实现要点。
CameraLink接口
15
多路视频同步采集
多传感器同步触发、PTP时钟同步（IEEE 1588）、帧同步机制、数据融合。
多路同步
16
图像质量评估
信噪比（SNR）计算、动态范围测试、MTF（调制传递函数）、色彩还原度。
质量测试
17
FPGA图像处理流水线
流水线深度设计、数据冒险与结构冒险、吞吐率优化、时序收敛技巧。
流水线优化
18
HLS在图像处理中的应用
HLS开发流程、流水线指令（PIPELINE）、数组优化（ARRAY_PARTITION）。
HLS高层次综合
19
卷积神经网络（CNN）加速
卷积层FPGA实现、池化层设计、激活函数（ReLU/Sigmoid）、量化与定点数。
CNN加速
20
图像滤波加速
高斯滤波、中值滤波、Sobel边缘检测、FPGA并行化实现。
滤波边缘检测
21
直方图均衡化
直方图统计、累积分布函数（CDF）、映射表生成、FPGA实时实现。
直方图增强
22
图像压缩（JPEG）
离散余弦变换（DCT）、量化表、霍夫曼编码、FPGA加速架构。
JPEG压缩
23
视频编解码（H.264/H.265）
帧内预测、帧间预测、运动估计、熵编码、FPGA实现挑战。
H.264H.265
24
FPGA与ARM协同处理
Zynq/MPSoC架构、AXI DMA通信、共享内存设计、中断处理。
ZynqARM
25
实时操作系统（RTOS）集成
FreeRTOS任务调度、驱动框架、中断延迟优化、多核分配。
RTOSFreeRTOS
26
调试与验证方法
ILA（集成逻辑分析仪）使用、VIO虚拟IO、仿真波形分析、常见时序问题排查。
调试ILA
27
功耗优化策略
时钟门控、数据使能、电压频率调节（DVFS）、动态功耗管理。
低功耗DVFS
28
工业级可靠性设计
看门狗定时器、ECC纠错、冗余设计、温度监控与降频。
可靠性工业
29
项目实战：工业相机设计
需求分析、模块划分、系统集成、调试流程、性能测试。
实战工业相机
30
项目实战：医疗内窥镜系统
低延迟要求、高动态范围、色彩保真度、小型化设计挑战。
实战医疗内窥