基于FPGA的全方位视觉图像畸变校正

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1、天津理工大学硕士学位论文基于FPGA的全方位视觉图像畸变校正姓名：齐志强申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：张宝峰;曹作良20081201摘要全方位视觉能够在一幅图像中观测到半球域的信息，因此其应用也越来越广泛，鱼眼镜头是建立全方位视觉系统的最有效的方法之一，它使用单一镜头就能够捕获半球图像，使用两个鱼眼镜头则能够一次获取整个空间的完整图像，但是鱼眼镜头图像虽然观测视野很大，但也带来了较大的图像畸变，给应用造成了很大的问题。虽然这种畸变可以用很多方法来进行校正，但大多方法都只限于理论或在PC机上实现，但由于其体积，功耗和处理速度等原因，其并不适合用在车载系

2、统中。随着电子技术的发展，集成电路的集成度越来越高，复杂的系统可以在一块集成电路j卷片中实现，FPGA、DSP、ARM处理芯片的发展为图像，视频，等应用带来了更多的解决方案，嵌入式系统已经成为当前EDA领域最热门的研究方向，使用嵌入式系统可以降低产品功耗，缩小产品体积，提高系统集成性，使产品具有更强的市场竞争力。由于鱼眼图像畸变校算法正包含了并行的图像数据运算，因此非常适合采用并行结构的FPGA对其进行处理。本课题根据鱼眼镜头本身的特点，在对多种鱼眼图像畸变校J下算法进行详细研究的基础上，提出了一种适合于FPGA实现的基于球形透视投影模型的畸变校正算法。并通过实验确定算法中

3、所需确定的各个参数。通过对算法和实际问题的分析，将系统分成采集，存储，校正，输出几个部分，采集和传输部分采用串口，存储器采用DDR—SDRAM，校正和各部分驱动采用FPGA实现。在FPGA的驱动下数据由串口输入，接收到数据后暂存在DDR—SDRAM存储器中，同时通知校正模块进行校正，校正模块采用校正算法将存储的图像进行校正并进行转存，最后图像由输出端进行输出。在确定系统方案后，采用verilog硬件描述语言进行FPGA的设计，完成了串口收发驱动模块，DDR-SDRAM控制模块，图像畸变校正模块等各个模块设计，实现了各个模块的逻辑功能。最后通过仿真软件对设计的FPGA各个模块

4、进行仿真试验，试验结果表明在FPGA中的各个模块均可正确完成各自逻辑功能，结果达到预期，能够满足应用的要求。关键词：全方位视觉鱼眼图像畸变校正FPGAAbstractBecauseofitsadvantageofpanoramicsightwithasinglecompactvisualscene，Omni．．directionalvisiontechnologyhasextremeapplicationvalueinmanyfields．OneofthemosteffectivewaystoestablishOmni．．directionalvisionsystemisu

5、singfisheyelens．Howeveritbringsastrongunavoidableinherentdistortionwhileitprovideshemisphericalfieldofview．Butitcanbecorrectedbysomeimageprocessingtechniques．UsuallythealgorithmisimplementingbysoftwareonPC，butitsprocessingspeedistooslowforsomeapplications，whichneedtherealtimeimageinformati

6、on．BythedeveloptoftheIntegratedCircuits，theintegrationofthecircuitislargerthanlarger．NowacomplicatedsystemCanbedesignedinasinglechip．EspeciallythedevelopoftheFPGA(fieldprogrammablegatearray)，DSP(digitalsignalprocessor)，ARM(advanceRISCmachine)，whichbringthelargechangesinvideoandaudioprocess

7、ing．SotheembeddedsystemhasbecomethehotissuesofthefieldofEleetronieDesignAutomation(EDA)．Embeddedsystemscannotonlyreducethepowerdissipationandthevolume，butalsoraisetheintegrationofthesystem．Itresultsinhighcompetenceofproduetsinmarket．Becauseoftheparallelstructu