基于FPGA的鱼眼图像校正算法研究与实现

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鱼眼镜头因其可以达到180°以上超宽的视场角,而被广泛的应用于大范围视频监控系统、智能交通系统、群组视频会议系统和智能机器人视觉导航系统等众多领域。但是鱼眼镜头带来超大视场的同时,也带来了图像的严重畸变。对于鱼眼图像的畸变校正算法,国内外很多学者都做了比较充分的理论研究,大部分的鱼眼图像畸变校正算法计算量较大、运算复杂,在现实应用中很难满足系统实时性的要求。FPGA具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及并行性的特点,使得以FPGA为核心的图像处理技术在视频监控方面得到了广泛的应用,并取得飞速的发展。本文在研究了几种常用的适合FPGA实现的鱼眼图像校正算法的基础之上,综合分析了各种算法的优劣,改进优化以后,提出了适合本论文特点的鱼眼图像畸变校正算法,对算法原理进行了详细的介绍,并用MATLAB进行了验证。论文以Altera公司的Cyclone V 5CGTFD9E5F35C7N为核心处理芯片,对从CMOS图像传感器采集的实时鱼眼视频图像数据进行畸变校正处理,通过VGA接口实时视频显示。在Quartus Ⅱ开发环境下,完成了视频图像数据采集模块、图像数据存储模块、算法校正模块、双线性插值处理模块和VGA显示模块等模块的逻辑设计工作,并通过Altera提供的SignalTap Ⅱ开发工具进行调试通过。论文提出的鱼眼镜头实时视频畸变校正方案充分利用了FPGA并行性的特点,具有速度快、实时性强的特点,为FPGA实现大视场实时视频监控提供一种参考。
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