实时图像仿射变换系统的研究与实现.pdf

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1、实时图像仿射变换系统的研究与实现王金辉，陈冰，王建庄(华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，湖北武汉430074)ResearchandImplementingofReal——timeImageAffineTransformSystemWANGJin—hui，CHENBing，WANGJian—zhuang(StateKeyLaborataryofDigitalManufactoryEquipmentandTechnology，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)摘要：讨论了仿射变换原理，阐

2、述了仿射变换系智能阅卷的一种新方法。统的方案设计，给出了系统的功能框图并详细介绍实时数据处理系统需具有能够处理大量数据的主要模块的功能以及实现方法；最后给出该系统在运算能力，以保证系统的实时性。当前，设计人员经医疗装备中的运用结果。结果表明，系统能够很好常采用哈佛结构的DSP芯片作为数字信号处理的地满足图像仿射变换的实时性要求，图像质量好。处理器。它具有处理速度高、成本和功耗低的特点。关键词：实时图像；仿射变换；FPGA因此，DSP芯片以其适应于高速数字信号处理的内中图分类号：TP274部结构，在图像处理领域发挥着重要的作用_4]。但文献标识码：A是在实时图像处理中，DSP仍有它

3、的瓶颈。实时图文章编号：1001—2257(2012)02—0059一O4像要求每秒输出数十张的画面，通常为24～3O。实Abstract：Thispaperdiscussestheprincipleof时图像处理的数据量非常大，因此它既要求DSP有affinetransformatfirst，andthendescribesthe高速的数据处理能力，也需要能快速的传输数据。systemscheme．Functionalblockdiagramofthe对于DSP芯片而言，其片内的存储空间相当有限，systemanddetailsoffunctionalityandimpleme

4、nta—必须通过外扩存储器的办法来缓存待处理的数据，tionofthemainmodulesaregivenout．Finally，the这样必然会增加DSP读取数据的时间，同时也削弱paperlistsanapplicationinthemedicalequipment．了DSP高速运算能力。而且，DSP只有一个CPUTheresultsshowedthat：thesystemcansatisfy进行运算，如果需要对图像进行模板操作，将会非常thereal——timeimageaffinetransformationrequire·的耗费资源并且难于保证实时性。当然，有设计人m

5、entswithgoodimagequality．员提出了采用DSP阵列的方法来实现并行算法，提Keywords：real—timeimage；affinetransfor—高运算能力、改善实时性。相比DSP，基于LUT(查mation；FPGA找表)的FPGA(现场可编程门阵列)，没有固定的硬件结构。它具有丰富的可编程逻辑资源，存储块和DSP模块供调用，有非常大的设计自由度。利用0引言FPGA高速，并行计算的特点，我们通过采用流水线图像的仿射变换包括了图像的平移、旋转以及的处理方式]，能够很大程度上提高系统的实时性，放缩。利用平移、旋转以及放缩等操作，可以将原始从而满足实时图像

6、的要求。图像变换为更加方便人眼观察或者利于机器识别、本文在ALTERA公司的CYCLONE2系列应用的图像。它的一种实际应用是对图像的几何失FPGA上面硬件实现了图像的仿射变换。经验证，真进行校正_1]。此外，它在图像识别，图像配准L2场能够满足实时图像的处理要求。合也起到了重要作用，已广泛应用于军事、航空和医1仿射变换学等方面。例如，郑广等口就把图像仿射变换作为实时图像的每一帧都可以看作由成行列的像素收稿日期：2011一O9—2O点组成。因此，可以通过建立坐标系，给每个像素点《机械与电子>2012(2)·59·定一个坐标。仿射变换实际上就是这种坐标变换，个有效像素值。通过先进先

7、出存储器(FIF0)，依次即根据图像变换的原理，得到变换前后图像坐标间输入仿射变换单元。的映射关系。实现坐标变换的时候，有2种方式：向同样，仿摄变换完成后，数据也将通过先进先出后映射，即输入图像映射到输出图像；向前映射，即存储器(FIFo)输出。需要将其进行显示。首先，将输出图像映射到输入图像。这里采用第2种方式。数据写入到片外的sdram中。根据运用需求，需要在显示的图片左右两端添加背景。因此，在sdram的其它地址里面填充数据，从而将图片扩充为1280×1024大小图片。然后