基于SOPC的雙目視頻采集及處理系統(tǒng)研究.pdf

1、雙目視覺(jué)技術(shù)作為機(jī)器視覺(jué)的重要組成部分,一直是視頻拼接、工業(yè)檢測(cè)及三維重建等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)隨著雙目視覺(jué)技術(shù)的不斷發(fā)展,基于視頻采集卡與上位機(jī)的傳統(tǒng)解決方案由于成本高、通用性差、處理速度慢等缺點(diǎn)已無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)需求,尤其在雙目視頻采集傳輸部分,無(wú)論是采用輪詢(xún)還是時(shí)分復(fù)用的方式,現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法都無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)在同步性和實(shí)時(shí)性上的設(shè)計(jì)要求。針對(duì)這一現(xiàn)狀,本文將結(jié)合了FPGA和SOC各自設(shè)計(jì)特點(diǎn)的SOPC技術(shù)應(yīng)用于雙目視覺(jué)系統(tǒng),給出一種以N

2、iosII軟核處理器為核心的雙目視頻采集及處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例,通過(guò)SOPC硬件實(shí)現(xiàn)雙目視覺(jué)系統(tǒng)的圖像采集和特征提取,由上位機(jī)軟件完成圖像配準(zhǔn)及圖像融合算法,從而實(shí)現(xiàn)一套完整的基于雙目視覺(jué)的視頻拼接系統(tǒng)。具體完成工作如下:
　　1.完成基于SOPC技術(shù)的雙目視頻采集及處理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。采用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的方式,由以NiosII處理器為核心的硬件系統(tǒng)完成雙目視頻數(shù)據(jù)的同步采集傳輸和特征點(diǎn)提取;軟件系統(tǒng)完成上位機(jī)控制程序及雙目視頻拼接剩

3、余部分算法。
　　2.設(shè)計(jì)并制作雙目視頻采集及處理系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái),通過(guò)可在SOPC系統(tǒng)執(zhí)行的微碼程序,實(shí)現(xiàn)雙目圖像傳感器的同步觸發(fā)和視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。由DMA控制器操作帶有反壓機(jī)制的數(shù)據(jù)傳輸快速通道僅用兩片SDRAM實(shí)現(xiàn)雙目視頻數(shù)據(jù)的乒乓傳輸(傳統(tǒng)方式SDRAM存儲(chǔ)器數(shù)量與圖像采集傳感器成倍數(shù)關(guān)系)。
　　3.為實(shí)現(xiàn)雙目視覺(jué)特征提取部分算法的硬件移植,對(duì)Harris角點(diǎn)檢測(cè)算子進(jìn)行優(yōu)化,使其更符合FPGA并行處理特點(diǎn),同

4、時(shí)引入流水線技術(shù)使算法的實(shí)時(shí)性得到進(jìn)一步提高。
　　4.根據(jù)雙目視頻數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)對(duì)USB2.0傳輸芯片固件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),使其獲得更好的傳輸性能。上位機(jī)應(yīng)用軟件在實(shí)現(xiàn)對(duì)雙目視頻采集及處理系統(tǒng)控制的同時(shí),利用SOPC系統(tǒng)上傳帶有特征點(diǎn)信息的數(shù)據(jù)完成雙目視頻拼接,使系統(tǒng)整體性能得到提升,體現(xiàn)出經(jīng)過(guò)合理軟硬件劃分后,設(shè)計(jì)在系統(tǒng)架構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)。
　　5.經(jīng)驗(yàn)證系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)雙目視頻信號(hào)VGA(640×480)分辨率、RGB565格式、25