适用于仿生复眼的多路图像采集与处理系统设计

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1、适用于仿生复眼的多路图像采集与处理系统设计张少伟2016年1月中图分类号：TP37UDC分类号：621.39适用于仿生复眼的多路图像采集与处理系统设计作者姓名张少伟学院名称光电学院指导教师郝群教授答辩委员会主席赵跃进教授申请学位工学硕士学科专业仪器科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月Multi-ChannelImageAcquisitionandProcessingSystemDesignApplytotheBionicCompoundEyeCandidateName:Sh

2、aoweiZhangSchoolorDepartment:SchoolofOptoelectronicsFacultyMentor:Prof.QunHaoChair,ThesisCommittee:Prof.YuejinZhaoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:InstrumentscienceandtechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2016研究

3、成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着电子科学技术的快速发展，多路图像成像采集与成像系统在城市视频监控领域与军事侦察领域有广泛的需求。多个CCD

4、相机获取的图像信息同步采集，将图像实时的以分割式的形式显示，甚至拼接成一幅分辨率很高、视场范围极大的图像，是现在多路图像采集处理研究领域的一个重要课题。受到昆虫复眼全方位360°探测性能的启发，研究者们提出了基于仿生复眼原理的成像系统，系统利用阵列化排布的复眼子眼镜头来模拟昆虫的周边小眼的形式来模拟通道成像结构进而获得大视场成像效果。仿生复眼以其视场角大、结构紧凑、体积小、对运动目标反应灵敏等特有的优势,引起科研者越来越多的关注,国内外很多科研小组都开展了基于仿生复眼成像原理系统的研究。因而人工仿

5、生复眼是多路图像采集与处理技术比较优秀的方案。本论文在分析了目前现有的各种仿生复眼成像设计以及多路图像处理技术基础上，提出了一种适用于FPGA的多路图像采集与处理系统实现方案。该系统采用Altera公司的CYCLONEIV系列FPGA为核心控制芯片，由图像采集模块、FPGA控制模块、存储控制模块、显示控制模块以及配置电路等组成。CCD相机传来的四路模拟视频信号在FPGA的控制下经过视频解码芯片解码转化为数字信号，由FPGA完成视频数据的存储，图像的处理和显示控制器的设计，按照VGA显示时序的要求利

6、用乒乓操作来读取存储器中的图像，最终通过VGA接口在将4路视频画面同时在显示屏显示出来。在此技术基础上，还选用了SIFT算法以及Harris角点算法分别对多幅图像进行拼接处理，以获得大视场图像。本论文研究的重点是以FPGA及其组合控制电路实现多路图像的采集、解码、存储、处理和显示，各个模块都集成在FPGA及其组合控制电路上完成。这种软、硬件的设计方式，不但充分发挥了FPGA并行进行数据处理能力强的特点，还使得系统具有极强的实时性；结合FPGA设计思路灵活的特点，可实现参数化编程，这样针对不同的需求

7、只需改变参数的配置就可以实现。经过反复测试，多路图像采集系统的软、硬件上运行稳定，实现预期目标。关键词：FPGA；仿生复眼；图像存储；图像拼接1北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofelectronicscienceandtechnology,multi-channelimageacquisitionandimagingsystemhasalotofdemandsinthefieldofcontemporaryurbanvideomonitori

8、ngandmilitaryreconnaissancearea.Thetechniqueofthiskindofsystemacquiresmulti-channelimagessynchronouslybymultipleCCDcameras,thendisplayimagesinreal-timeorevenmosaicimagesintoahighresolution,largefieldimage.Soitbecomesanimportantsubjectintherese