[发明专利]基于FPGA的高精度云台红外全景相机

说明书

本发明公开了基于FPGA的高精度云台红外全景相机，包括运算平台，所述运算平台包括FPGA处理器，所述FPGA处理器的输入端连接有上位机的端口，所述FPGA处理器的端口双向连接有热像仪的端口，所述FPGA处理器的一端双向连接有方位位置编码器和俯仰位置编码器的一端，所述方位位置编码器和俯仰位置编码器的一端均双向连接有高精度云台；本发明通过采用高精度云台，带动热像仪进行水平方向转动，保证了相邻两帧图像之间的重合度为1/3，因此只需在重合区域进行两帧图像的特征点匹配，极大的减少了特征点匹配算法的运算量；由于FPGA的并行运算特性，特征点匹配算法可以并行处理和流水线处理，因此该系统的实时性得到了很大的提高。

技术领域

本发明涉及图像拼接技术领域，具体为基于FPGA的高精度云台红外全景相机。

背景技术

红外全景相机的原理是图像拼接，图像拼接是高速机械扫描式全景相机的关键技术，实现通过系统数学模型中的各参数值建立的两幅图像之间的数学变换模型，将输入的实时图像转换到参考图像坐标系中，完成图像之间的统一的坐标变换，将重合区域的图像进行数据融合得到平滑无缝的全景图像，并按照系统约定的规则发送到上位机控制软件的一种技术。

现有的红外全景相机的运算平台普遍采用DSP芯片，由DSP负责图像拼接运算，这种技术方案存在DSP功耗较大且系统成本高等缺点，同时，现有的全景相机一般没有配备高精度云台，无法精确获取相机的方位角和俯仰角，只能通过纯算法进行全景拼接，不仅拼接效果有限，而且运算量巨大。

发明内容

本发明的目的在于提供基于FPGA的高精度云台红外全景相机，以解决上述背景技术中提出现有的红外全景相机的运算平台普遍采用DSP芯片，由DSP负责图像拼接运算，这种技术方案存在DSP功耗较大且系统成本高等缺点，同时，现有的全景相机一般没有配备高精度云台，无法精确获取相机的方位角和俯仰角，只能通过纯算法进行全景拼接，不仅拼接效果有限，而且运算量巨大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于FPGA的高精度云台红外全景相机，包括运算平台，所述运算平台包括FPGA处理器，FPGA处理器利用FPGA内嵌的浮点DSP运算单元和流水线技术，所述FPGA处理器的输入端连接有上位机的端口，所述FPGA处理器的端口双向连接有热像仪的端口，所述FPGA处理器的一端双向连接有方位位置编码器和俯仰位置编码器的一端，所述方位位置编码器和俯仰位置编码器的一端均双向连接有高精度云台，所述FPGA处理器的一端双向连接有以太网端口，所述以太网端口双向连接有显示控制设备的端口。

作为本发明的一种优选实施方式，所述FPGA处理器利用FPGA内嵌的浮点DSP运算单元和流水线技术。

作为本发明的一种优选实施方式，所述FPGA处理器的通信接口通过UART端口与上位机的端口连接，所述FPGA处理器通过UART端口与上位机的输出端连接，所述FPGA处理器的通信接口通过UART端口与与热像仪的UART端口双向连接，所述FPGA的图像接口通过热像仪的camelink接口连接。

作为本发明的一种优选实施方式，所述FPGA处理器通过BISS-C接口分别连接有方位位置编码器和俯仰位置编码器。

作为本发明的一种优选实施方式，所述高精度云台安装于热像仪的底部，且所述高精度云台沿水平方向转动。

作为本发明的一种优选实施方式，所述热像仪的视场为1.5°×1.2°，帧频30fps，所述高精度云台的转动速度为30°每秒。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过采用高精度云台，带动热像仪进行水平方向转动，保证了相邻两帧图像之间的重合度为1/3，因此只需在重合区域进行两帧图像的特征点匹配，极大的减少了特征点匹配算法的运算量；