[發(fā)明專利]一種基于FPGA的實時圖像處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110688723.5
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113421184A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于非;趙征;高巖
• 申請（專利權(quán)）人: 上海愛觀視覺科技有限公司;上海瞳觀智能科技有限公司
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T1/60
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

1.一種基于FPGA的實時圖像處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：按行將一幀源圖像向FPGA的片外存儲器DDR中開始緩存；

步驟S2：一幀所述源圖像在所述片外存儲器DDR中緩存達到預設(shè)行數(shù)n后，對所述片外存儲器DDR中的所述源圖像同時進行旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、裁剪和翻轉(zhuǎn)操作進行計算以獲得目標圖像的圖像數(shù)據(jù)，并在一幀所述源圖像在所述片外存儲器DDR中緩存第n+1行的同時開始讀出所述目標圖像的圖像數(shù)據(jù)，

其中，n為正整數(shù)，且n的取值小于一幀源圖像的總行數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于FPGA的實時圖像處理方法，其特征在于，步驟S1包括：

建立仿射變換矩陣M，以對所述源圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)和平移操作進行組合；

根據(jù)所述源圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)和平移操作的參數(shù)計算所述復合仿射變換矩陣M；以及

按行將源圖像向FPGA的片外存儲器DDR中開始緩存。

3.如權(quán)利要求2所述的基于FPGA的實時圖像處理方法，其特征在于，所述仿射變換矩陣M如下：

其中，α，β，t_x，t_y為中間變量，且α，β，t_x，t_y滿足以下公式：

α＝s*cos(r) (2)

β＝s*sin(r) (3)

t_x＝(p*tan(r)+h)*s (4)

t_y＝p*s (5)

p為源圖像的像素點的坐標上移量或下移量；h為源圖像的像素點的坐標左移量或右移量；r為源圖像的旋轉(zhuǎn)角度，且-90°＜r＜90°；s為源圖像的縮放倍率；Cx為源圖像的中心點C的橫向坐標；Cy為源圖像的中心點C的縱向坐標。

4.如權(quán)利要求2所述的基于FPGA的實時圖像處理方法，其特征在于，所述實時圖像處理方法基于Xilinx平臺，且通過PS端的Linux應用程序動態(tài)設(shè)置縮放、旋轉(zhuǎn)和平移參數(shù)。

5.如權(quán)利要求1所述的基于FPGA的實時圖像處理方法，其特征在于，步驟S2包括：

步驟S21：一幀所述源圖像在所述片外存儲器DDR中緩存達到預設(shè)行數(shù)n時，建立目標圖像的像素點的坐標與其在所述源圖像中對應的像素點Q的坐標之間的關(guān)系；

步驟S22：若像素點Q在所述片外存儲器DDR緩存的有效范圍之內(nèi)，則在所述片外存儲器DDR中尋找該像素點Q周圍的四個像素點，并將計算出的所述目標圖像的像素點的像素值存入第二存儲器中；以及

在一幀所述源圖像在所述片外存儲器DDR中緩存第n+1行的同時，從所述第二存儲器中開始讀出所述目標圖像的像素點的像素值，以完成所述目標圖像的一個像素點的像素值輸出。

6.如權(quán)利要求5所述的基于FPGA的實時圖像處理方法，其特征在于，步驟S21包括：

準備處理目標圖像的第一個像素的圖像數(shù)據(jù)；

確認一幀所述源圖像在所述片外存儲器DDR中緩存的行數(shù)是否達到預設(shè)行數(shù)n：

若沒有達標預設(shè)行數(shù)n則繼續(xù)進行源圖像的緩存，若達到預設(shè)行數(shù)n則判斷所述像素點是否在需要被裁剪的范圍內(nèi)，若在需要被裁剪的范圍內(nèi)，則該像素點的圖像數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)，所述像素點的像素值直接輸出設(shè)置的固定值，若在需要被裁剪的范圍外，則建立該像素點的坐標(x，y)與其在所述源圖像內(nèi)對應的像素點Q的坐標(x_s，y_s)之間的關(guān)系。