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VR(虚拟现实)在5G、云计算技术的推动下快速发展，可以预见其发展趋势是节能化、便携化、高清化。因此基于子像素渲染的硅基OLED(有机电致发光显示)显示屏以其小面积、低功耗、高清晰度的特点成为了VR显示屏的重要解决方案。但是子像素渲染技术往往会引入边缘噪声，因此研究一种抑噪的子像素渲染算法具有实际意义。另外，由于VR头显的组装误差会引入图像畸变，所以针对VR场景设计一种低功耗、少资源以及高性能的图像畸变矫正方案是十分必要的。
本文根据VR场景的需求提出了一种图像畸变矫正方案与一种抑噪子像素渲染方案，并使用Verilog完成了硬件实现。本文贡献可归纳为以下三点：(1)针对传统图像畸变矫正方案中坐标映射算法计算量大的问题，结合同行像素的映射点等距共线的特性，提出了一种基于差分逐点扫描的坐标映射法，该方法可将坐标映射的计算量由每像素8次乘(除)法、6次加(减)法缩减至0次乘(除)法、2次加(减)法。(2)完成了图像畸变矫正模块的Verilog设计，该设计包含坐标映射模块、灰阶重建模块以及行缓存。本文首先利用所提坐标映射法搭建了坐标映射模块；然后利用访存的空间局部性设计了一种局部行缓存，可将理论内存开销降低90.8%；最后提出了一种基于三级寄存器缓存结构的单行缓存访存设计，并根据该设计实现了灰阶重建模块，将访存频率由每周期2~4次降低至0.5~1次。(3)提出了一种基于负数补偿的自适应子像素渲染算法并根据该算法进行Verilog设计，该算法可根据输入图像特点对边缘噪声进行有效抑制。
Matlab平台上的验证结果表明，所提坐标映射法可将SSIM(结构相似性)提升37%，主观矫正效果认可率可达97.3%。FPGA平台上的对比分析显示，本文图像畸变矫正方案的计算功耗平均缩减92.2%，资源开销平均缩减52%，可支持的最大帧率平均提升4.2倍。使用Kodak无损真彩图像集对所提子像素渲染算法做验证分析得到的结果证实，该算法可将SSIM平均提升5.4%。综上所述，本文所提图像畸变矫正方案具有低功耗、少资源、高性能的特点，且所提子像素渲染算法具有良好的抑噪性能。
本文根据VR场景的需求提出了一种图像畸变矫正方案与一种抑噪子像素渲染方案，并使用Verilog完成了硬件实现。本文贡献可归纳为以下三点：(1)针对传统图像畸变矫正方案中坐标映射算法计算量大的问题，结合同行像素的映射点等距共线的特性，提出了一种基于差分逐点扫描的坐标映射法，该方法可将坐标映射的计算量由每像素8次乘(除)法、6次加(减)法缩减至0次乘(除)法、2次加(减)法。(2)完成了图像畸变矫正模块的Verilog设计，该设计包含坐标映射模块、灰阶重建模块以及行缓存。本文首先利用所提坐标映射法搭建了坐标映射模块；然后利用访存的空间局部性设计了一种局部行缓存，可将理论内存开销降低90.8%；最后提出了一种基于三级寄存器缓存结构的单行缓存访存设计，并根据该设计实现了灰阶重建模块，将访存频率由每周期2~4次降低至0.5~1次。(3)提出了一种基于负数补偿的自适应子像素渲染算法并根据该算法进行Verilog设计，该算法可根据输入图像特点对边缘噪声进行有效抑制。
Matlab平台上的验证结果表明，所提坐标映射法可将SSIM(结构相似性)提升37%，主观矫正效果认可率可达97.3%。FPGA平台上的对比分析显示，本文图像畸变矫正方案的计算功耗平均缩减92.2%，资源开销平均缩减52%，可支持的最大帧率平均提升4.2倍。使用Kodak无损真彩图像集对所提子像素渲染算法做验证分析得到的结果证实，该算法可将SSIM平均提升5.4%。综上所述，本文所提图像畸变矫正方案具有低功耗、少资源、高性能的特点，且所提子像素渲染算法具有良好的抑噪性能。