本文關(guān)鍵詞：適用于仿生復眼的多路圖像采集與處理系統(tǒng)設計

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【摘要】：隨著電子科學技術(shù)的快速發(fā)展,多路圖像成像采集與成像系統(tǒng)在城市視頻監(jiān)控領域與軍事偵察領域有廣泛的需求。多個CCD相機獲取的圖像信息同步采集,將圖像實時的以分割式的形式顯示,甚至拼接成一幅分辨率很高、視場范圍極大的圖像,是現(xiàn)在多路圖像采集處理研究領域的一個重要課題。受到昆蟲復眼全方位360°探測性能的啟發(fā),研究者們提出了基于仿生復眼原理的成像系統(tǒng),系統(tǒng)利用陣列化排布的復眼子眼鏡頭來模擬昆蟲的周邊小眼的形式來模擬通道成像結(jié)構(gòu)進而獲得大視場成像效果。仿生復眼以其視場角大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、對運動目標反應靈敏等特有的優(yōu)勢,引起科研者越來越多的關(guān)注,國內(nèi)外很多科研小組都開展了基于仿生復眼成像原理系統(tǒng)的研究。因而人工仿生復眼是多路圖像采集與處理技術(shù)比較優(yōu)秀的方案。本論文在分析了目前現(xiàn)有的各種仿生復眼成像設計以及多路圖像處理技術(shù)基礎上,提出了一種適用于FPGA的多路圖像采集與處理系統(tǒng)實現(xiàn)方案。該系統(tǒng)采用Altera公司的CYCLONE IV系列FPGA為核心控制芯片,由圖像采集模塊、FPGA控制模塊、存儲控制模塊、顯示控制模塊以及配置電路等組成。CCD相機傳來的四路模擬視頻信號在FPGA的控制下經(jīng)過視頻解碼芯片解碼轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,由FPGA完成視頻數(shù)據(jù)的存儲,圖像的處理和顯示控制器的設計,按照VGA顯示時序的要求利用乒乓操作來讀取存儲器中的圖像,最終通過VGA接口在將4路視頻畫面同時在顯示屏顯示出來。在此技術(shù)基礎上,還選用了SIFT算法以及Harris角點算法分別對多幅圖像進行拼接處理,以獲得大視場圖像。本論文研究的重點是以FPGA及其組合控制電路實現(xiàn)多路圖像的采集、解碼、存儲、處理和顯示,各個模塊都集成在FPGA及其組合控制電路上完成。這種軟、硬件的設計方式,不但充分發(fā)揮了FPGA并行進行數(shù)據(jù)處理能力強的特點,還使得系統(tǒng)具有極強的實時性;結(jié)合FPGA設計思路靈活的特點,可實現(xiàn)參數(shù)化編程,這樣針對不同的需求只需改變參數(shù)的配置就可以實現(xiàn)。經(jīng)過反復測試,多路圖像采集系統(tǒng)的軟、硬件上運行穩(wěn)定,實現(xiàn)預期目標。
【關(guān)鍵詞】：FPGA 仿生復眼 圖像存儲 圖像拼接
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 復眼的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2 多路圖像采集與處理研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文研究背景和意義13-14
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容14-15
• 1.5 本論文組織結(jié)構(gòu)15-16
• 第2章 系統(tǒng)方案設計16-21
• 2.1 總體結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2 功能模塊設計17-20
• 2.2.1 圖像采集模塊17-18
• 2.2.2 FPGA控制模塊18-19
• 2.2.3 存儲器模塊19
• 2.2.5 顯示模塊19-20
• 2.3 本章小結(jié)20-21
• 第3章 圖像采集模塊設計21-34
• 3.1 模塊的結(jié)構(gòu)設計21-22
• 3.2 電視信號及BT.65622-24
• 3.3 圖像采集模塊的參數(shù)配置程序設計24-31
• 3.3.1 I2C控制24-26
• 3.3.2 CCD配置程序?qū)崿F(xiàn)26-28
• 3.3.3 仿真結(jié)果28-30
• 3.3.4 解碼芯片寄存器配置30-31
• 3.4 視頻解碼電路設計31-32
• 3.5 電源設計32-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第4章 適用于仿生復眼的圖像拼接算法研究34-49
• 4.1 算法選擇34
• 4.2 算法原理34-43
• 4.2.1 Harris角點檢測算法34-37
• 4.2.2 SIFT算法37-43
• 4.3 算法程序設計43-45
• 4.3.1 Harris角點檢測算法43-44
• 4.3.2 SIFT算法44-45
• 4.4 圖像拼接驗證45-48
• 4.4.1 Harris角點檢測算法驗證45-46
• 4.4.2 SIFT算法驗證46-48
• 4.5 實驗分析48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第5章 圖像處理與控制模塊設計49-62
• 5.1 軟、硬件開發(fā)平臺49-50
• 5.2 信息解復用50-52
• 5.3 數(shù)據(jù)解析52
• 5.4 格式轉(zhuǎn)換52-53
• 5.5 信息存儲53-58
• 5.5.1 存儲方案53-55
• 5.5.2 圖像數(shù)據(jù)的存儲55-58
• 5.6 圖像顯示58-61
• 5.6.1 顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換58
• 5.6.2 VGA顯示58-61
• 5.7 本章小結(jié)61-62
• 第6章 系統(tǒng)實驗驗證62-65
• 6.1 實驗裝置62
• 6.2 四路圖像分割式顯示驗證62-64
• 6.3 實驗結(jié)果分析64
• 6.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 本論文總結(jié)65
• 下一步工作65-66
• 參考文獻66-68
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單68-69
• 致謝69

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