基于DSP的嵌入式電子穩(wěn)像技術(shù)研究.pdf

1、電子穩(wěn)像一種基于內(nèi)容的穩(wěn)像方式,具有功耗低、體積小、安裝調(diào)試方便、精度高等優(yōu)點(diǎn),不需要預(yù)知相機(jī)的運(yùn)動(dòng)模型,感應(yīng)相機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng),只需要在相鄰幀間進(jìn)行計(jì)算就可求得相鄰幀的運(yùn)動(dòng)矢量,因而在多種視頻監(jiān)視及觀察場(chǎng)合有著廣泛應(yīng)用。本論文的主要工作是研究電子穩(wěn)像算法,基于DSP的嵌入式電子穩(wěn)像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以及通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所提出算法的有效性。
　　論文首先對(duì)電子穩(wěn)像技術(shù)常用的灰度投影算法、代表點(diǎn)匹配法、位平面匹配法、塊匹配法進(jìn)行了深入分析,各算法之間

2、的主要區(qū)別是相鄰幀間運(yùn)動(dòng)矢量計(jì)算方法不同。在對(duì)算法原理及實(shí)現(xiàn)方法分析的基礎(chǔ)上,對(duì)各算法逐一進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較了各算法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合。驗(yàn)證了塊匹配法較高的穩(wěn)像精度、廣泛適用性和較快的運(yùn)算速度,為本論文穩(wěn)像算法設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　其次,為了克服傳統(tǒng)的塊匹配視頻穩(wěn)像算法需要預(yù)先設(shè)定判定相似度的閾值,不能完全去掉運(yùn)動(dòng)前景,搜索算法運(yùn)算量大的缺點(diǎn),本論文提出了一種自適應(yīng)最優(yōu)塊匹配視頻穩(wěn)像算法,此算法對(duì)相鄰兩幀

3、圖像的匹配塊進(jìn)行二維方向上的獨(dú)立搜索,能夠自適應(yīng)確定最優(yōu)匹配位置,無需預(yù)先設(shè)定判定相似度閾值,并能夠根據(jù)最優(yōu)匹配位置剔除運(yùn)動(dòng)前景目標(biāo)塊。本算法針對(duì)三步搜索算法進(jìn)行改進(jìn),減少了算法的匹配次數(shù),同時(shí)相比于鉆石搜索法能夠有效克服局部極值點(diǎn)的誤差影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出的算法在視頻大幅抖動(dòng)以及場(chǎng)景中存在運(yùn)動(dòng)物體的情況下均能夠?qū)崿F(xiàn)有效穩(wěn)像。
　　相比于通用的PC平臺(tái)DSP平臺(tái)具有:靈活性高、體積小、功耗低、運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)。本文使用TI公司

4、達(dá)芬奇系列的一款專用圖像處理芯片TMS320DM642作為硬件處理平臺(tái)。DM642具有:3個(gè)可配置的視頻端口、一個(gè)太網(wǎng)接口、一個(gè)PCI接口、一個(gè)16位通用輸入/輸出端口和EDMA控制器。非常適合于通用的數(shù)字圖像處理算法。
　　為了實(shí)現(xiàn)所提出算法的實(shí)時(shí)性、降低算法處理平臺(tái)的功耗及體積,在基于DSP的嵌入式視頻處理平臺(tái)上對(duì)算法進(jìn)行了移植及優(yōu)化,成功實(shí)現(xiàn)了算法的嵌入式處理,使穩(wěn)像視頻單幀處理時(shí)間達(dá)到3.52ms,完全滿足標(biāo)準(zhǔn)視頻的幀率要