基于FPGA電子穩(wěn)像技術的研究.pdf

1、隨著信息技術的不斷發(fā)展,穩(wěn)像技術的研究在諸多領域都得到廣泛的關注。電子穩(wěn)像是繼機械穩(wěn)像和光學穩(wěn)像后的新一代穩(wěn)像技術,它通過使用電子設備和圖像處理技術來穩(wěn)定抖動的視頻圖像序列。與傳統(tǒng)的穩(wěn)像系統(tǒng)相比,電子穩(wěn)像的功耗比較小、精度比較高,攜帶起來比較方便,廣泛應用于軍事領域和民用設備中。對電子穩(wěn)像的研究已經成為一個重要的課題。
　　 本文闡述了電子穩(wěn)像的基本原理和處理過程,研究了灰度投影運動估計算法,將其作為本文的穩(wěn)像算法,并對算法進行

2、了改進以適應圖像間存在旋轉和背景中存在小運動物體的情況。設計和實現(xiàn)了基于FPGA的電子穩(wěn)像系統(tǒng)。本文的具體研究內容如下:
　　 首先,在分析了電子穩(wěn)像的原理、一般系統(tǒng)組成和電子穩(wěn)像的評價方法的基礎上,結合各種穩(wěn)像算法的特點,設計了本文所要研究的基于FPGA電子穩(wěn)像系統(tǒng)的總體架構圖。
　　 接下來,重點研究了本文所采用的灰度投影穩(wěn)像算法。采用Matlab作為算法的研究平臺,按照預處理、灰度投影、投影濾波、運動估計、運動補償

3、的流程對算法進行研究分析;針對傳統(tǒng)灰度投影算法只能檢測水平和垂直方向上的位移矢量,對算法進行了改進,改進后的灰度投影算法能夠很好的檢測出圖像間旋轉角度;結合分塊匹配和灰度投影方法消除運動物體對運動估計的影響。
　　 然后,設計了基于Vitrtex2 Pro電子穩(wěn)像的硬件平臺。Xilinx公司的Virtcx2 ProFPGA內部集成了兩個PowerPC405硬核處理器,利用IP植入和CoreConnect互聯(lián)技術,系統(tǒng)結構中的軟件

4、部分和硬件部分都變得很靈活,功能成分在兩者中的實現(xiàn)也變得簡單。以PowerPC硬核為處理核,在Xilinx EDK的XPS中搭建穩(wěn)像系統(tǒng)的硬件平臺,包括IP核的調用、DDR SDRAM接口、VGA顯示及各總線的連接等,并對關鍵部分進行了測試。
　　 最后,實現(xiàn)了基于Virtex2 Pro的電子穩(wěn)像系統(tǒng)。在成功搭建硬件平臺的基礎上,在SDK環(huán)境下,對VC6.0+OpenCV開發(fā)的算法進行二次開發(fā),之后將算法移植到硬件平臺上,實現(xiàn)電