[發明專利]基于FPGA的高速穩像系統中的運動估計模塊

無效

• 申請號: 201110407975.2
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102497494A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 張永祥;欒中;盧巖;張偉功;關永;尚媛園;周全;田健仲
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: H04N5/14
• 分類號: H04N5/14;H04N5/21
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于FPGA的高速穩像系統中的運動估計模塊，該模塊使用灰度投影算法對存儲在SRAM中的一幀視頻圖像進行計算，來產生一個相對于上一幀圖像的偏移量，屬于圖像處理領域。

背景技術

當前，各種成像系統已經廣泛應用于軍事和民用，如望遠鏡、便攜式攝像機、無人偵察機、戰車、導彈上的視頻系統等。而成像系統的工作效果受載體的姿勢變化和振動的影響，使監視器上的圖像抖動、模糊。長期觀察這種圖像會使人感到疲勞、眩暈，在某些特定場合會造成誤判。所以，在運動的載體中，特別是在長焦距、高分辨力的監視跟蹤系統中，成像系統的穩像是一個重要的問題。

穩像一般采用的方法有：主動穩像、被動穩像和電子穩像。主動穩像是安裝陀螺穩定平臺穩定攝像系統，陀螺穩定平臺主要是衰減低頻振動。被動穩像是采用減振裝置來隔離載體的振動，抑制高頻振動對攝像機的影響。但是，高精度的陀螺穩定平臺結構復雜，體積大、價格昂貴、功耗大，而且在有的場合如：彈載、輕載飛機、外星球探測中，因體積的限制而無法使用。

近年來，計算機技術和大規模集成電路技術的迅猛發展，計算機產品的性能迅速提高，圖像處理設備的價格持續下降，這些變化為數字圖像處理的發展提供了良好的條件。人們研究的重點開始從傳統的光學穩像、機械穩像，轉向利用計算機來進行電子穩像技術的研究。穩像方面的純數字圖像處理方法本質上是數字化的電子穩像，與傳統的光學穩像、機電結合的穩像方法相比，電子穩像具有易于操作、更精確、更靈活、體積小以及價格低、能耗小等特點，同時由于大規模集成電路技術的不斷提高，又便于實現設備的小型化。可見電子穩像方法將是觀瞄或攝像系統中的更新換代的穩像方法。電子穩像技術是綜合電子、計算機、數字信號處理等技術為一體的新一代實現圖像序列穩定的技術。電子穩像技術由于它本身具有的精度高、實時性強、功耗低、便于集成化等優點，具有廣闊的發展前景。

目前國內外的研究中非實時的電子穩像方法主要通過PC機處理已經存儲在磁盤上的視頻序列，主要用來對視頻進行后期處理或研究算法的可靠性。實時穩像一般采用與攝像機安裝在一起的單獨嵌入式設備，主流的方法是采用DSP做計算處理，FPGA(Field-Programmable?Gate?Array)做輔助控制。這種方案功耗大，成本高，速度一般。

其中FPGA，即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。目前以硬件描述語言(Verilog或VHDL)所完成的電路設計，可以經過簡單的綜合與布局，快速的燒錄至FPGA上進行測試，是現代IC設計驗證的技術主流。這些可編輯元件可以被用來實現一些基本的邏輯門電路(比如AND、OR、XOR、NOT)或者更復雜一些的組合功能，比如解碼器或數學方程式。在大多數的FPGA里面，這些可編輯的元件里也包含記憶元件，例如觸發器(Flip-flop)或者其他更加完整的記憶塊。FPGA一般來說比ASIC(專用集成芯片)的速度要慢，無法完成復雜的設計，而且消耗更多的電能。但是他們也有很多的優點，比如可以快速成品，可以被修改來改正程序中的錯誤和更便宜的造價。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于FPGA的高速穩像系統中的運動估計模塊，該模塊使用灰度投影算法對存儲在SRAM中的一幀視頻圖像進行計算，來產生一個相對于上一幀圖像的偏移量，并輸出給其它模塊。