随着视频显示系统需要处理和感知的视频图像信息越来越多,同时需要将多幅图像信息显示在同一显示设备上,视频叠加技术成为解决多幅图像融合的关键。在很多视频叠加应用中,对叠加延时和图像清晰度提出了更高的要求,如战机座舱显示系统等;但由于嵌入式操作系统的延时不稳定,限制了其在实时视频处理平台上的使用,因此需要一种高清晰、低延时的视频叠加技术来满足视频叠加系统在实时视频处理平台的应用。通过对视频处理系统架构及叠加性能的分析,本文提出并验证了一种具有高清晰、低延时特性的视频叠加方案。首先为了提高视频输入源清晰度,设计了一种基于中值滤波的两相多级图像增强单元,有效保留了图像原有细节并抑制了图像噪声;其次为了提高叠加图像清晰度,优化了奇偶分解的分段加权插值方法,实现了图像的高效缩放并保持了边缘清晰程度;然后为了降低缩放延时,设计了一种多管道自适应插值缩放阵列,实现了多个行或列数据流的同步缩放降低了缩放延时;最后,为了实现图像叠加,基于乒乓操作原理设计了一个二级流水线式融合叠加器,实现了输入图像及鼠标光标的低延时叠加。本文首先基于硬件描述语言进行了系统实现并进行了仿真,然后基于XILINX A7硬件平台进行了系统验证。通过对两路1080p分辨率输入视频图像进行叠加实现可知,本系统实现了叠加图像的任意比例缩放,且叠加图像的PSNR高达35.4624 d B;同时实际叠加延时低达16ms。人眼观察叠加图像移动时无拖曳现象,可满足低延时、高清晰度的视频叠加应用。