[实用新型]基于FPGA的超广角高清摄像系统

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种基于FPGA的超广角高清摄像系统，属于监控摄像技术领域。

背景技术

    目前在监控摄像技术领域，对摄像机所拍摄视频的要求不只是视频图像的高质量，如何以尽可能大的角度将图像呈现在显示器上也是我们研究的热点技术。现阶段超广角摄像机拍摄的图像视场角最大可达120°，可以透过摄像机监测到比普通摄像机监控范围较大的场景。

使用超广角摄像机拍摄时得到的视频图像往往会产生畸变，镜头的焦距越短，拍摄的距离越近，这种缺陷就越显著。畸变是由于透镜的放大率随光束和主轴间所成角度改变而引起，光线离主轴越远，畸变越大，但是若与主轴正交并通过主轴，则不发生畸变。为了使监测到的视频图像正常显示，需要对采集到的图像进行畸变校正。实现畸变的校正可以通过光学方法，但往往会产生一个复杂的光学系统，不但加大设计难度，而且提高制造成本。利用数字图像处理技术，对光学系统进行畸变补偿，可有效的改善图像的畸变失真，数字图像畸变校正分为两部分，空间位置校正和灰度校正，空间位置校正是找到理想图像与畸变图像坐标间的对应关系，目的是将发生了位移的畸变图像的坐标移回到正确位置，灰度校正是根据畸变图像上对应点邻近像素的灰度值，估计理想图像上该点的灰度值。目前大多数对图像的畸变校正都是基于计算机软件的，虽然可以对图像畸变进行比较好的校正，但是对于监控摄像来说，实时性比较差，校正过程也比较复杂，利用硬件则可以对图像进行实时的畸变校正。

实用新型内容

    鉴于以上所述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种基于FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门列阵)的超广角高清摄像系统。该系统利用FPGA对CCD广角镜头拍摄的视频图像进行畸变校正和预处理，可以简化光学系统，提高系统速率并且降低成本。

       为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

       一种基于FPGA的超广角高清摄像系统,包括广角镜头、A/D转换器（模数转换器）、RS-485串行接口、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门列阵)、SDRAM （Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器）、TS201接口芯片、TMS320DM365。其特征在于：

所述CCD超广角镜头与A/D转换器连接后，经所述RS-485串行接口与所述FPGA由连接，所述FPGA通过TS201接口芯片连接TMS320DM365，同时外接所述SDRAM同步动态随机存储器。

采用的广角镜头视场角为120°。

       本实用新型与传统的广角摄像系统相比，由于采用将图像畸变校正（空间位置校正、灰度校正）等其他预处理模块集成于FPGA芯片，其运算速率有了提高，整个系统得到简化，增加了运行可靠度，同时在一定程度上降低了成本。

       本实用新型实现容易、运行可靠、稳定性高。

附图说明

    图1基于FPGA的超广角高清摄像系统的结构框图。

具体实施方式

本实用新型的一个优选实施例结合附图详述如下：

参见图1，本基于FPGA的超广角高清摄像系统，包括广角镜头（1）、A/D转换器（2）、RS-485串行接口（3）、FPGA现场可编程门列阵（4）、SDRAM同步动态随机存储器（8）、TS201接口芯片（9）、TMS320DM365（10），其特征在于：所述CCD超广角镜头（1）与A/D转换器（2）连接后，经所述RS-485串行接口（3）与所述FPGA（4）连接，所述FPGA（4）通过TS201接口芯片（9）连接TMS320DM365（10），同时外接所述SDRAM同步动态随机存储器（8）。采用的广角镜头（1）视场角为120°。

工作原理如下：

所述CCD超广角镜头（1）与A/D转换器（2）连接后，将拍摄的视频模拟信号转换为数字信号；数字信号在FPGA（4）的驱动下由RS-485串行接口（3）输入，接受到数据后暂存在SDRAM同步动态随机存储器（8）中，同时通知畸变校正模块（5）进行图像空间位置校正和灰度校正，FPGA（4）还包括通过3A（AWB/AE/AF）算法模块（6）对图像进行自动白平衡、自动曝光、自动增益的处理，通过OSD模块（7）对视频图像进行同步信号如时间、地点、温度等的叠加；经FPGA（4）预处理后的视频信号通过TS201接口芯片（9）被传送入TMS320DM365（10）进行编解码等处理，从而对显示器输出高清的视频信号。