适用于仿生复眼的多路图像采集与处理系统设计

发布时间：2017-09-18 06:10

  本文关键词：适用于仿生复眼的多路图像采集与处理系统设计

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【摘要】：随着电子科学技术的快速发展,多路图像成像采集与成像系统在城市视频监控领域与军事侦察领域有广泛的需求。多个CCD相机获取的图像信息同步采集,将图像实时的以分割式的形式显示,甚至拼接成一幅分辨率很高、视场范围极大的图像,是现在多路图像采集处理研究领域的一个重要课题。受到昆虫复眼全方位360°探测性能的启发,研究者们提出了基于仿生复眼原理的成像系统,系统利用阵列化排布的复眼子眼镜头来模拟昆虫的周边小眼的形式来模拟通道成像结构进而获得大视场成像效果。仿生复眼以其视场角大、结构紧凑、体积小、对运动目标反应灵敏等特有的优势,引起科研者越来越多的关注,国内外很多科研小组都开展了基于仿生复眼成像原理系统的研究。因而人工仿生复眼是多路图像采集与处理技术比较优秀的方案。本论文在分析了目前现有的各种仿生复眼成像设计以及多路图像处理技术基础上,提出了一种适用于FPGA的多路图像采集与处理系统实现方案。该系统采用Altera公司的CYCLONE IV系列FPGA为核心控制芯片,由图像采集模块、FPGA控制模块、存储控制模块、显示控制模块以及配置电路等组成。CCD相机传来的四路模拟视频信号在FPGA的控制下经过视频解码芯片解码转化为数字信号,由FPGA完成视频数据的存储,图像的处理和显示控制器的设计,按照VGA显示时序的要求利用乒乓操作来读取存储器中的图像,最终通过VGA接口在将4路视频画面同时在显示屏显示出来。在此技术基础上,还选用了SIFT算法以及Harris角点算法分别对多幅图像进行拼接处理,以获得大视场图像。本论文研究的重点是以FPGA及其组合控制电路实现多路图像的采集、解码、存储、处理和显示,各个模块都集成在FPGA及其组合控制电路上完成。这种软、硬件的设计方式,不但充分发挥了FPGA并行进行数据处理能力强的特点,还使得系统具有极强的实时性;结合FPGA设计思路灵活的特点,可实现参数化编程,这样针对不同的需求只需改变参数的配置就可以实现。经过反复测试,多路图像采集系统的软、硬件上运行稳定,实现预期目标。
【关键词】：FPGA 仿生复眼 图像存储 图像拼接
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 复眼的研究现状10-11
• 1.2 多路图像采集与处理研究现状11-13
• 1.3 论文研究背景和意义13-14
• 1.4 本论文主要研究内容14-15
• 1.5 本论文组织结构15-16
• 第2章 系统方案设计16-21
• 2.1 总体结构16-17
• 2.2 功能模块设计17-20
• 2.2.1 图像采集模块17-18
• 2.2.2 FPGA控制模块18-19
• 2.2.3 存储器模块19
• 2.2.5 显示模块19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 图像采集模块设计21-34
• 3.1 模块的结构设计21-22
• 3.2 电视信号及BT.65622-24
• 3.3 图像采集模块的参数配置程序设计24-31
• 3.3.1 I2C控制24-26
• 3.3.2 CCD配置程序实现26-28
• 3.3.3 仿真结果28-30
• 3.3.4 解码芯片寄存器配置30-31
• 3.4 视频解码电路设计31-32
• 3.5 电源设计32-33
• 3.6 本章小结33-34
• 第4章 适用于仿生复眼的图像拼接算法研究34-49
• 4.1 算法选择34
• 4.2 算法原理34-43
• 4.2.1 Harris角点检测算法34-37
• 4.2.2 SIFT算法37-43
• 4.3 算法程序设计43-45
• 4.3.1 Harris角点检测算法43-44
• 4.3.2 SIFT算法44-45
• 4.4 图像拼接验证45-48
• 4.4.1 Harris角点检测算法验证45-46
• 4.4.2 SIFT算法验证46-48
• 4.5 实验分析48
• 4.6 本章小结48-49
• 第5章 图像处理与控制模块设计49-62
• 5.1 软、硬件开发平台49-50
• 5.2 信息解复用50-52
• 5.3 数据解析52
• 5.4 格式转换52-53
• 5.5 信息存储53-58
• 5.5.1 存储方案53-55
• 5.5.2 图像数据的存储55-58
• 5.6 图像显示58-61
• 5.6.1 显示数据转换58
• 5.6.2 VGA显示58-61
• 5.7 本章小结61-62
• 第6章 系统实验验证62-65
• 6.1 实验装置62
• 6.2 四路图像分割式显示验证62-64
• 6.3 实验结果分析64
• 6.4 本章小结64-65
• 结论65-66
• 本论文总结65
• 下一步工作65-66
• 参考文献66-68
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单68-69
• 致谢69

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本文编号：873815