基于FPGA的視頻穩(wěn)像系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、視頻內(nèi)部或者外部物體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致抖動(dòng)現(xiàn)象，穩(wěn)像系統(tǒng)可以盡可能獲取圖像偏移值并補(bǔ)償，使圖像從模糊變得清晰。傳統(tǒng)的光學(xué)穩(wěn)像、機(jī)械穩(wěn)像成本高、功耗高、精度低，相比而言，電子穩(wěn)像能夠克服以上缺點(diǎn)，具有更優(yōu)的性能。
　　本文分析了電子穩(wěn)像系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)框架和流程，由于灰度投影算法更能反映圖像的整體性、運(yùn)算量小，且容易移植到硬件平臺(tái)上，所以本文采用灰度投影穩(wěn)像算法并基于FPGA平臺(tái)DEII115實(shí)現(xiàn)穩(wěn)像系統(tǒng)。
　　一般的電子穩(wěn)像系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

2、需要緩存三幀圖像，即當(dāng)前幀、參考幀和待顯示幀。本文采用相鄰幀相似原則改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，使得本系統(tǒng)只需要存儲(chǔ)一幀圖像即可，把第一個(gè)當(dāng)前幀作為參考幀并作行列投影，永久緩存這個(gè)參考幀的行列投影數(shù)組；后續(xù)的圖像幀作為當(dāng)前幀處理，并把每一幀計(jì)算得到的圖像偏移值作用于下一個(gè)當(dāng)前幀，這個(gè)被作用的當(dāng)前幀即被補(bǔ)償并實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)三幀合一，節(jié)省了硬件資源并優(yōu)化了視頻穩(wěn)像系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
　　本文用硬件描述語(yǔ)言verilog實(shí)現(xiàn)灰度投影算法，難點(diǎn)在于數(shù)據(jù)

3、緩存和計(jì)算復(fù)雜。灰度投影算法的有些模塊需要讀取同一圖像兩次，第一次收集統(tǒng)計(jì)信息，第二次再作用于圖像，必需緩存圖像，導(dǎo)致視頻流中斷，產(chǎn)生至少讀取一幀圖像的延時(shí)；有些模塊計(jì)算涉及到浮點(diǎn)數(shù)或者三角函數(shù)計(jì)算，硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)難度大，對(duì)于類(lèi)似模塊本文作了裁剪。另外灰度投影算法互相關(guān)計(jì)算等部分需要多次循環(huán)，導(dǎo)致軟件在綜合時(shí)難度劇增，也使系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)視頻穩(wěn)像的實(shí)時(shí)性，本文將圖像讀取和灰度投影算法的循環(huán)放在一起，即，讀取一個(gè)像素的同時(shí)進(jìn)行一次計(jì)算，直到