基于virtex5的快速目标捕获与实时稳像

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1、基于virtex5的快速捕获与电子稳像计划书申请人：王宣宋玉龙孙明超E-mail:ally637@163.comally637@ciomp.ac.com指导教师：刘晶红中国科学院长春光机所2009年8月1日一、竞赛小组概况1．小组主要成员基本情况指导教师：刘晶红项目负责人：王宣成员专业从事的课题王宣信号与信息处理基于Fpga平台的图像实时处理算法开发宋玉龙信号与信息处理基于Fpga平台的图像实时处理算法开发孙明超信号与信息处理基于TI6446平台的图像融合算法2．小组成员技术背景竞赛小组成员宋玉龙为中国科学院研究生院博士，具有深厚的学术造诣，有多篇高水平文章发表，且被EI检索。拥有发明专利

2、一项。王宣、孙明超均为中国科学院研究生院研究生，有扎实的图像处理方面的专业知识，一直在使用FPGA实现各类图像处理算法，熟练掌握Xilinx公司的相关芯片和软件。二、项目背景及可行性分析1．项目背景稳定可定义为在偏移发生后，能使其返回到平衡位置或初始位置的行为。稳像技术是指对随机运动或抖动的摄像机所获取的动态图像序列进行修改、重排以使其在监视器的动态图像显示平稳的技术。稳像技术在广播摄影系统,救灾，民用航空测量中具有广泛的应用。例如在北京奥运会开幕式中的烟火大脚印，都是由安装在飞机上的动机座平台上的摄影机拍摄的，此系统就运用了电子稳像。航空地形测绘和灾区救援行动中，往往需要在显示器的像平面

3、上得到稳定的测量基准，这就必须使用稳像技术，以便在仪器的测量面上提供一个相对稳定的坐标系，准确计算出受灾地区位置。数码相机，DV也广泛地应用了稳像技术，使其能克服由于无意识运动造成图像的模糊，提高系统的成像质量。如松下的N系列DV的电子稳像器就能克服在水平4”范围内抖动，当抖动引起要摄取的静态图像模糊时，即刻变为稳定而清晰的图像。以飞机或汽车为载体电视摄像设备在动基座上进行工作,由于使用载体受姿态变化和高空气流振动的影响,导致输出图像质量下降,比较典型的是图像帧内模糊和帧间不稳定。为获取稳定清晰的视频图像,必须消除图像运动模糊,实现图像序列稳定输出。传统的稳像补偿手段如光学补偿、机械补偿及

4、机电结合补偿等,虽然可以解决这个问题,但由于设备体积、重量等因素影响,在实际应用方面受到一定的限制。近年来,采用电子学方法进行图像稳定清晰化的电子稳像技术已成为一门高技术的综合学科,与传统方法相比,它具有成本低廉、体积小、功耗低等优点。2．项目名称、项目的主要内容及目前的进展情况项目名称：基于virtex5的快速捕获与电子稳像；项目的主要内容：用V5系列FPGA设计完成一个适用于安防，以及家用便携式系统的目标捕获，实时电子稳像平台。目前的进展情况：有完备的C及mathlab算法资源和测试图像，已经开始相关模块的实现。3．项目关键技术及创新点的论述创新点：a)相对于传统的TI公司的6000系

5、列DSP稳像，用Virtex-5极大提高目标捕获及电子稳像的实时性。在电子稳像实时处理过程中，需要进行soble算子边缘提取，模板提取，原始模糊图像的Fourier变换和Winner滤波结果的逆Fourier变换，运算量极大。使用DAM6416(TMS320C6416)图像处理平台进行实验，处理256×256×8bit图像时间约1/25s。按此运算量和处理时间推算，处理1024×768×24bit图像至少需要36(4×3×3)个DAM6416图像处理平台并行处理。即使能够采用某种方式实现36个DSP并行工作，系统也会变得非常庞大，而不适宜工程应用。图像电子稳像器用于解决由于抖动造成的视频图

6、像模糊问题,根据视频图像模糊产生的机理,建立精确的图像补偿的数学模型,消除图像运动模糊,输出稳定清晰的图像。TMS320C6416最大频率1G，8GMACS，电子稳像共需36×8=288GMACS；而XilinxVirtex-5针对DSP运算优化的SXT系列，XC5SX240T含有1056DSP48ESlice，工作频率550MHz，最大可实现580GMACS运算速度。XilinxVirtex-5是实现电子稳像的最佳选择。关键技术（1）：维纳滤波的实现关键技术（2）：运动矢量估计的实现。3．技术成熟性和可靠性论述应用于上海世博会中的高清安保系统已经由我部研制成功，见中科院网页链接http:

7、//www.cas.cn/10000/10003/10000/10003/2009/136967.htm我项目组拥有成熟的基于DSP的电子稳像算法，所以用Verilog改写耗时的C语言算法相对容易，电子稳像算法已经用mathlab编写完毕，准备用SystemGenerator和AccelDSP实现。SystemGenerator和AccelDSP是xilinx公司的系统级建模工具，在很多方面扩展了MathWorks的Si