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基于FPGA的电子稳像系统设计

作 者: 杨亚飞
导 师: 郭继昌
学 校: 天津大学
专 业: 电路与系统
关键词: 电子稳像 视频采集 视频缓存 运动估计 运动补偿
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 58次
引 用: 0次
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内容摘要


电子稳像技术是一种视频图像序列稳定技术,它是直接利用图像信息来检测图像的位移矢量,然后通过运动补偿以获取清晰稳定的视频序列。它广泛应用于军事领域和民用领域。本文主要介绍了电子稳像的基本原理及常用算法,对常用算法灰度投影算法、位平面匹配算法、代表点匹配算法和特征点匹配算法的实现流程和优缺点进行详细介绍,并对运动补偿的方法进行了简要概括。本文着重介绍的是电子稳像系统在FPGA开发平台上的实现方法,将系统分为视频采集视频缓存、视频稳像和视频输出四个模块来一一介绍。在实现过程中解决了跨时钟域的同步问题,视频序列大数据量的缓存问题,以及运动估计算法和运动补偿在FPGA上的实现等问题。本论文根据稳像系统综合后的RTL原理图来对系统的各个模块在FPGA上的实现方法进行详细介绍,并对各个模块的综合与仿真结果进行了详细介绍。本文的电子稳像系统在Seed Fem025开发平台进行设计,应用Xilinx提供的ISE软件进行综合与仿真,采用Verilog HDL硬件描述语言对系统进行设计,并对系统中各模块的实现作了综合与仿真工作,并在FPGA开发板上进行了下载验证。本课题完成了对系统各个模块及整个系统的功能验证工作。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-13
  1.1 课题的研究意义  7-10
    1.1.1 电子稳像概述  7-8
    1.1.2 电子稳像技术国内外发展现状  8-9
    1.1.3 课题的研究意义  9-10
  1.2 基于FPGA的电子稳像系统的简要介绍  10-12
  1.3 论文结构  12-13
第二章 电子稳像基本原理及常用算法  13-24
  2.1 电子稳像的基本原理  13-14
  2.2 电子稳像常用算法  14-21
    2.2.1 灰度投影算法  14-16
    2.2.2 位平面匹配算法  16-17
    2.2.3 代表点匹配算法  17-20
    2.2.4 特征点匹配算法  20-21
  2.3 运动补偿方法  21-22
  2.4 电子稳像效果的评价方法  22-24
第三章 系统软硬件开发环境  24-30
  3.1 系统硬件开发环境  24-25
  3.2 系统软件开发环境  25-30
    3.2.1 系统开发工具及流程  25-27
    3.2.2 系统应用IP简介  27-30
第四章 视频采集与视频序列输出模块的Verilog设计  30-40
  4.1 I~2 C总线与视频编解码芯片简介  31-35
    4.1.1 I~2 C总线简介  31-32
    4.1.2 视频解码器TVP5150 简介  32-34
    4.1.3 视频编码器SAA7121 简介  34-35
  4.2 视频采集模块的Verilog实现  35-38
  4.3 视频序列输出模块的Verilog实现  38
  4.4 综合与仿真结果  38-40
第五章 视频缓存模块的Verilog设计  40-58
  5.1 解码与串并转换模块的Verilog设计  40-44
    5.1.1 BT.656 数字视频简介  40-42
    5.1.2 时序信号解码的实现  42-43
    5.1.3 串并转换的实现  43-44
  5.2 DDR控制器  44-51
    5.2.1 DDR SDRAM简介  45-46
    5.2.2 DDR控制器结构  46-47
    5.2.3 DDR控制器的读写时序  47-50
    5.2.4 DDR控制器的仿真方法  50-51
  5.3 DCM模块  51
  5.4 DDR读写控制  51-54
  5.5 综合与仿真结果  54-58
第六章 视频稳像处理模块的Verilog设计  58-67
  6.1 行投影模块的Verilog设计  60
  6.2 列投影模块的Verilog设计  60-62
  6.3 投影相关运算的Verilog设计  62-64
  6.4 综合与仿真结果  64-67
第七章 总结与展望  67-69
附录  69-70
参考文献  70-74
致谢  74

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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