[发明专利]基于FPGA的高速稳像系统中的运动估计模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA的高速稳像系统中的运动估计模块，该模块使用灰度投影算法对存储在SRAM中的一帧视频图像进行计算，来产生一个相对于上一帧图像的偏移量，属于图像处理领域。

背景技术

当前，各种成像系统已经广泛应用于军事和民用，如望远镜、便携式摄像机、无人侦察机、战车、导弹上的视频系统等。而成像系统的工作效果受载体的姿势变化和振动的影响，使监视器上的图像抖动、模糊。长期观察这种图像会使人感到疲劳、眩晕，在某些特定场合会造成误判。所以，在运动的载体中，特别是在长焦距、高分辨力的监视跟踪系统中，成像系统的稳像是一个重要的问题。

稳像一般采用的方法有：主动稳像、被动稳像和电子稳像。主动稳像是安装陀螺稳定平台稳定摄像系统，陀螺稳定平台主要是衰减低频振动。被动稳像是采用减振装置来隔离载体的振动，抑制高频振动对摄像机的影响。但是，高精度的陀螺稳定平台结构复杂，体积大、价格昂贵、功耗大，而且在有的场合如：弹载、轻载飞机、外星球探测中，因体积的限制而无法使用。

近年来，计算机技术和大规模集成电路技术的迅猛发展，计算机产品的性能迅速提高，图像处理设备的价格持续下降，这些变化为数字图像处理的发展提供了良好的条件。人们研究的重点开始从传统的光学稳像、机械稳像，转向利用计算机来进行电子稳像技术的研究。稳像方面的纯数字图像处理方法本质上是数字化的电子稳像，与传统的光学稳像、机电结合的稳像方法相比，电子稳像具有易于操作、更精确、更灵活、体积小以及价格低、能耗小等特点，同时由于大规模集成电路技术的不断提高，又便于实现设备的小型化。可见电子稳像方法将是观瞄或摄像系统中的更新换代的稳像方法。电子稳像技术是综合电子、计算机、数字信号处理等技术为一体的新一代实现图像序列稳定的技术。电子稳像技术由于它本身具有的精度高、实时性强、功耗低、便于集成化等优点，具有广阔的发展前景。

目前国内外的研究中非实时的电子稳像方法主要通过PC机处理已经存储在磁盘上的视频序列，主要用来对视频进行后期处理或研究算法的可靠性。实时稳像一般采用与摄像机安装在一起的单独嵌入式设备，主流的方法是采用DSP做计算处理，FPGA(Field-Programmable Gate Array)做辅助控制。这种方案功耗大，成本高，速度一般。

其中FPGA，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。目前以硬件描述语言(Verilog或VHDL)所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路(比如AND、OR、XOR、NOT)或者更复杂一些的组合功能，比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件，例如触发器(Flip-flop)或者其他更加完整的记忆块。FPGA一般来说比ASIC(专用集成芯片)的速度要慢，无法完成复杂的设计，而且消耗更多的电能。但是他们也有很多的优点，比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于FPGA的高速稳像系统中的运动估计模块，该模块使用灰度投影算法对存储在SRAM中的一帧视频图像进行计算，来产生一个相对于上一帧图像的偏移量，并输出给其它模块。