基于FPGA電子穩(wěn)像技術(shù)的研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,穩(wěn)像技術(shù)的研究在諸多領(lǐng)域都得到廣泛的關(guān)注。電子穩(wěn)像是繼機械穩(wěn)像和光學(xué)穩(wěn)像后的新一代穩(wěn)像技術(shù),它通過使用電子設(shè)備和圖像處理技術(shù)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(yīng)用于軍事領(lǐng)域和民用設(shè)備中。對電子穩(wěn)像的研究已經(jīng)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(yīng)圖像間存在旋轉(zhuǎn)和背景中存在小運動物體的情況。設(shè)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(nèi)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(chǔ)上,結(jié)合各種穩(wěn)像算法的特點,設(shè)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(gòu)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(yù)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(zhuǎn)角度;結(jié)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(shè)計了基于Vitrtex2 Pro電子穩(wěn)像的硬件平臺。Xilinx公司的Virtcx2 ProFPGA內(nèi)部集成了兩個PowerPC405硬核處理器,利用IP植入和CoreConnect互聯(lián)技術(shù),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(diào)用、DDR SDRAM接口、VGA顯示及各總線的連接等,并對關(guān)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(chǔ)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