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基于FPGA的電子穩(wěn)像平臺(tái)的研究
摘要:分析了傳統(tǒng)電子穩(wěn)像平臺(tái)的缺陷,研究并設(shè)計(jì)了基于FPGA的專用平臺(tái)。針對(duì)該平臺(tái)研制過(guò)程中所涉及的一些關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了詳盡的分析與探討,給出了可行的解決辦法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該平臺(tái)工作穩(wěn)定,擴(kuò)展性好。關(guān)鍵詞:視頻處理 電子穩(wěn)像 FPGA
電子攝像系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于軍用及民用測(cè)繪系統(tǒng)中,但是效果受到其載體不同時(shí)刻姿態(tài)變化或震動(dòng)的影響。當(dāng)工作環(huán)境比較惡劣,尤其是在航空或野外操作時(shí),支撐攝像機(jī)平臺(tái)的震動(dòng)會(huì)引起圖像畫面的抖動(dòng),令觀察者視覺(jué)疲勞,從面產(chǎn)生漏警和虛警。所以在運(yùn)行中,如何穩(wěn)像成為十分重要的問(wèn)題,特別是在長(zhǎng)焦距、高分辨力的監(jiān)視跟蹤系統(tǒng)中更加突出。具璞蒿、實(shí)性性強(qiáng)、體積小巧等特點(diǎn),得到更廣泛的應(yīng)用。
圖1
穩(wěn)像系統(tǒng)的反應(yīng)速度是電子穩(wěn)像要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的基于“攝像機(jī)-圖像采集卡-計(jì)算機(jī)”模式的穩(wěn)像系統(tǒng)、圖像檢測(cè)和匹配算法全部由計(jì)算機(jī)以軟件方式實(shí)現(xiàn)。盡管當(dāng)今計(jì)算機(jī)的性能很高,能夠部分滿足單傳感器電子穩(wěn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理要求,但在以下幾個(gè)方面有著難以解決的問(wèn)題:首先,其固有的串行工作方式使得單計(jì)算機(jī)難以適應(yīng)其于多傳感器視頻處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)穩(wěn)像,阻礙了在實(shí)際中的應(yīng)用adw欠,傳統(tǒng)的圖像采集卡中能將采集圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī),而不能傳輸給標(biāo)準(zhǔn)接口的視頻監(jiān)視設(shè)備lk之很多應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)聽要求很高。因此,研制專用的電子穩(wěn)像平臺(tái),既能實(shí)時(shí)地高速獲取視頻數(shù)據(jù),又能將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳后續(xù)的圖像處理系統(tǒng),既有實(shí)際意義又有工程價(jià)值。
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1 系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)
攝像頭輸入的PAL制式電視信號(hào)首先通過(guò)視頻處理接口完成對(duì)其解碼、同步和數(shù)字化的工作,數(shù)字化后的圖像信息進(jìn)入到由FPGA實(shí)現(xiàn)的幀存控制器中,完成數(shù)據(jù)的交換(數(shù)據(jù)的緩沖),同時(shí)完成系統(tǒng)要求的去隔行和放大的操作,最后處理好的數(shù)據(jù)通過(guò)VGA控制器,完成時(shí)序變化,經(jīng)視頻、A變?yōu)槟M信號(hào)送到VGA監(jiān)視器上實(shí)時(shí)顯示。
圖3
1.1 視頻處理接口
由于在進(jìn)行視頻處理時(shí),多為從攝像頭輸入模擬信號(hào),如NTSC或PAL制式電視信號(hào),除圖像信號(hào)外,還包括行同步信號(hào)、行消隱信號(hào)、場(chǎng)同步信號(hào)、場(chǎng)消隱信號(hào)以及槽脈沖信號(hào)等。因而對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的電路也非常復(fù)雜。Philips公司將這些轉(zhuǎn)換電路集成到了一塊芯片中,從而生產(chǎn)出功能強(qiáng)大的視頻輸入處理芯片SAA7111,為視頻信號(hào)的數(shù)字化應(yīng)用提供了極大的方便。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用SAA7111對(duì)復(fù)合信號(hào)進(jìn)行采樣、同步產(chǎn)生、亮色分離并輸出標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化信號(hào)。SAA7111輸出的數(shù)字化圖像信息符合CCIR.601建議,PAL制式的模擬信號(hào)數(shù)字化后的圖像分辨率為720×572,像素時(shí)鐘13.5MHz。在本穩(wěn)像系統(tǒng)中要求圖像輸出符合VGA(640×480,60Hz)標(biāo)準(zhǔn),因此在采集數(shù)據(jù)時(shí)要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇,避開行、場(chǎng)消隱信號(hào)和部分有效像素信息,在較大的圖像中截取所需要的大小。SAA7111向幀存控制電路輸出像素時(shí)鐘(LCC2)、水平參數(shù)(HREF)、垂直參考(VREF)、奇偶場(chǎng)標(biāo)志信號(hào)(ODD)和16位像素信息(RGB565).其中LCC2用來(lái)同步整個(gè)采集系統(tǒng);HREF高電平有效,對(duì)應(yīng)一行720個(gè)有效像素;VREF高電平有效,對(duì)應(yīng)一場(chǎng)信號(hào)中的286個(gè)有效行;ODD=1時(shí),標(biāo)志當(dāng)前場(chǎng)為奇數(shù)場(chǎng);ODD=0時(shí),標(biāo)志當(dāng)前場(chǎng)為偶數(shù)場(chǎng)。采用16位RGB表示每個(gè)像素的彩色信息。圖1(a)為數(shù)字化圖像中的一行像素的時(shí)序圖。其中兩個(gè)HREF分別表示有效行的起始與結(jié)束位置,實(shí)際為一個(gè)信號(hào);可以清楚地看到一行中有效的720個(gè)像素與像素時(shí)鐘LLC2的對(duì)應(yīng)關(guān)系,在采集時(shí)通過(guò)幀存器控制電路選擇其中部的640個(gè)像素進(jìn)行采集。圖1(b)為一幀數(shù)字圖像的輸出時(shí)序圖。可以看到在第624~22行時(shí),VREF處于無(wú)效狀態(tài),因此在后續(xù)的采集中,這部分的信息不予處理并通過(guò)ODD的電平區(qū)分奇偶場(chǎng)數(shù)據(jù)。
圖4
1.2 去隔行支持
PAL制電視信號(hào)采用隔行掃描機(jī)制,采用人眼的視覺(jué)暫留來(lái)實(shí)現(xiàn)兩場(chǎng)1/50s掃描312.5行的圖像構(gòu)成625行(一幀)圖像。而標(biāo)準(zhǔn)的VGA顯示模式采用逐行掃描方式,在一個(gè)掃描周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的完全掃描。因此需要對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行去隔行處理。視頻信號(hào)在經(jīng)過(guò)緩沖后,按照取樣時(shí)鐘把經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)送入存儲(chǔ)器緩存,通過(guò)數(shù)據(jù)內(nèi)插的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)擴(kuò)展,即相鄰行之間按照一定的算法進(jìn)行加權(quán),從而得到內(nèi)插行的數(shù)據(jù),再以適當(dāng)?shù)乃俣茸x取處理后的數(shù)據(jù),即可實(shí)現(xiàn)倍行頻/倍場(chǎng)頻的掃描。倍行頻掃描可以消除行間的閃爍現(xiàn)象,倍場(chǎng)頻掃描雖然行掃描頻率不變,但是場(chǎng)頻加倍,即能消除行間閃爍現(xiàn)象,還可以消除場(chǎng)間的大面積閃爍。去隔行問(wèn)題的實(shí)質(zhì)就是在每一場(chǎng)中填補(bǔ)被跳過(guò)的那些行,其過(guò)程如圖2所示。
實(shí)際上為實(shí)現(xiàn)去隔行已經(jīng)提出了很多簡(jiǎn)單的濾波器。一種選擇是用同一場(chǎng)中的垂直內(nèi)插值,這是個(gè)一維二倍上轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。理想的垂直濾波器是一個(gè)半帶低通濾波器。然而,這個(gè)濾波器要求無(wú)限長(zhǎng)度沖擊響應(yīng)是不可實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際應(yīng)用中使用的是短得多的濾波器。最簡(jiǎn)單的是行平均,它用丟失行的上一行和下一行的平均來(lái)估計(jì)
該丟失行。在圖2中,對(duì)于第t場(chǎng),D=(C+E)/2。由于沒(méi)有使用時(shí)域?yàn)V波,所以它沿時(shí)間頻率軸具有全通特性。為了改進(jìn)性能,另一種選擇是使用更長(zhǎng)的垂直內(nèi)插濾波器,其頻率響應(yīng)更接近理想的半帶低通濾波器。對(duì)于第t場(chǎng)的行,滿意的內(nèi)插方法是D=(A+7C+7E+G)/16。以上兩種方法都是只用了垂直內(nèi)插。一種替代方法是使用時(shí)間內(nèi)插。值得注意的是,對(duì)于一場(chǎng)中每個(gè)丟失行,在同一幀的另一場(chǎng)中有一個(gè)對(duì)應(yīng)行。一個(gè)簡(jiǎn)單的時(shí)間內(nèi)插方案是復(fù)制此對(duì)應(yīng)行,即D=K,J=C。這種方法稱為場(chǎng)合并。因?yàn)槊恳粋(gè)去隔行幀都由合并兩場(chǎng)獲得,但是這兩場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)插是相反的(對(duì)于某些特殊圖案可能會(huì)產(chǎn)生視覺(jué)人為失真)。由于只在時(shí)間方向上進(jìn)行了濾波,因此在垂直方向上是全通的。
為了改進(jìn)性能,可以使用一種對(duì)稱的濾波器,例如,對(duì)前一場(chǎng)和后一場(chǎng)中的對(duì)應(yīng)行去平均以獲得當(dāng)前場(chǎng)中丟失的行,即D=(K+R)/2。這種方法稱為場(chǎng)平均。然而這種辦法內(nèi)插任何一場(chǎng)需要涉及三個(gè)場(chǎng),需要兩幀存儲(chǔ)器。與場(chǎng)合并的方法相比,在存儲(chǔ)器容量和延時(shí)上有不可忽視的增加。為了在時(shí)間和空間人為失真方面達(dá)到折衷,較好的方法是既用垂直內(nèi)插也用時(shí)間內(nèi)插。例如,通過(guò)對(duì)同一場(chǎng)中上一個(gè)和下一個(gè)像素以及前一場(chǎng)和后一場(chǎng)取平均進(jìn)行內(nèi)插的辦法得到一個(gè)丟失的像素。綜上所述,當(dāng)成像的景物在相鄰兩場(chǎng)之間靜止時(shí),在奇數(shù)場(chǎng)中丟失的偶行數(shù)應(yīng)該與前一個(gè)和后一個(gè)偶場(chǎng)中對(duì)應(yīng)的偶數(shù)行完全一樣。因此時(shí)間內(nèi)插將產(chǎn)生精確的估計(jì)。另一方面,當(dāng)景物中存在運(yùn)動(dòng)時(shí),相鄰場(chǎng)中對(duì)應(yīng)行可能不在同一個(gè)物體位置上,時(shí)間內(nèi)插將產(chǎn)生不可接受的人為失真。而同時(shí)使用空間和時(shí)間平均的方法將產(chǎn)生不太嚴(yán)重的人為失真,但在存儲(chǔ)器容量和反應(yīng)時(shí)間方面作出犧牲。
通過(guò)上述方案的對(duì)比及系統(tǒng)的具體要求,設(shè)計(jì)中采用了場(chǎng)合并的辦法,具體實(shí)現(xiàn)由幀存控制器完成。
1.3 幀存控制器
幀存儲(chǔ)器是圖像處理器與顯示設(shè)備之間的通道,所有要顯示的圖形數(shù)據(jù)先存放到幀存儲(chǔ)器中,然后再送到顯示設(shè)備進(jìn)行顯示,因此幀存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)是圖形顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵。傳統(tǒng)上,可以實(shí)現(xiàn)幀存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器件有多種,如DRAM、SDRAM及SRAM等。DRAM、SDRAM屬于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器,容量大、價(jià)格全家但速度較慢,且在使用中需要定時(shí)刷新。對(duì)于基于FPGA的視頻處理器,需要設(shè)計(jì)專用的刷新電路,增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。SRAM速度高、接口簡(jiǎn)單、容量較小。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展,容量不斷增大,價(jià)格也不斷下降。在需要高速實(shí)時(shí)顯示的視頻處理系統(tǒng)中的使用越來(lái)越普遍。
幀存控制器的設(shè)計(jì)對(duì)于實(shí)現(xiàn)兩種不同視頻系統(tǒng)之間的圖像信號(hào)的存儲(chǔ)、采集和顯示顯得非常重要。為了保證數(shù)據(jù)處理與采集的連續(xù),設(shè)計(jì)中使用了兩組幀存儲(chǔ)器(FRAM1、FRAM2),由于數(shù)字化的圖像每幀大小為640×480=307200(16bit)共300K×16bit的數(shù)據(jù)量,筆者使用每組512K×16bit的靜態(tài)存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)時(shí)間為12ns,可以保證快速地讀出和寫入圖像數(shù)據(jù)。圖3為幀存控制器的邏輯框圖。
由于輸入信號(hào)為隔行掃描的圖像數(shù)據(jù),顯示輸出需要逐行掃描數(shù)據(jù),因此數(shù)據(jù)存入幀存儲(chǔ)器時(shí)需要進(jìn)行處理。設(shè)計(jì)中采用場(chǎng)合并行法,將兩場(chǎng)的數(shù)據(jù)寫入一個(gè)幀存中,構(gòu)成一幅完整的逐行掃描圖像,系統(tǒng)利用VREF信號(hào)對(duì)此進(jìn)行控制,產(chǎn)生的幀切換控制信號(hào)控制數(shù)據(jù)在兩個(gè)幀存中的切換。當(dāng)VREF信號(hào)有效時(shí),表明新的一場(chǎng)開始了,此時(shí)無(wú)效行計(jì)數(shù)器開始工作,控制不需要采集的圖像行,計(jì)數(shù)到閾值后,有效行計(jì)數(shù)器開始工作,控制所要采集的圖像行,并發(fā)出高位地十信號(hào)A[18..11];同樣,當(dāng)HREF有效后,無(wú)效像素計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)每行中的無(wú)效像素,然后有效像素計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)需要采集的行聽有效像素;每次計(jì)滿640個(gè)像素后,等待下一次有效行信號(hào)的到來(lái),同時(shí)將有效行計(jì)數(shù)器加1。由于系統(tǒng)選用的幀存容量較大,因此利用ODD的反相信號(hào)作為幀存地址的A10,為每行圖像提供了1024個(gè)存儲(chǔ)空間(實(shí)際使用640個(gè)),可以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)寫入與讀出的控制電路。隔行的視頻信號(hào)就會(huì)被逐行地存儲(chǔ)到幀存體中?偩隔離與控制電路用來(lái)完成數(shù)據(jù)在幀存中的寫入與讀出的同步。由于采用SRAM作為幀存體,有效像素的寫入與后續(xù)視頻接口的讀出不能在一個(gè)幀存體中同時(shí)進(jìn)行,系統(tǒng)采用雙幀存輪流操作的方法,系統(tǒng)采用雙幀存輪流操作的方法:當(dāng)數(shù)字化后的圖像信息寫入其中的一個(gè)幀存時(shí),幀存控制器將另一個(gè)幀存中的像素順序讀出,送到顯示設(shè)備,反之亦然。
1.4 視頻圖像的放大變換
應(yīng)用柵格理論幾何變換處理過(guò)程可以按下面方式進(jìn)行描述:給定一個(gè)定義于點(diǎn)陣Λ1上已采樣信號(hào),需要產(chǎn)生一個(gè)定義于另一個(gè)點(diǎn)陣Λ2上的信號(hào)。如果,Λ1中的每一個(gè)點(diǎn)也在Λ2中,那么此問(wèn)題是上轉(zhuǎn)換(或內(nèi)插)問(wèn)題,可以先將那些在Λ2中而不在Λ1中的點(diǎn)添零(即零填充),然后用一個(gè)作用于Λ2上的內(nèi)插濾波器估計(jì)這些點(diǎn)的值;若Λ1)Λ2,即為下轉(zhuǎn)換(或抽。﹩(wèn)題,可以簡(jiǎn)單地從Λ1中取出那么也在Λ2中的點(diǎn)。然而,為避免下采樣信號(hào)中出現(xiàn)混疊,需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波,以將其帶寬限制到Λ2*的沃格納晶體。上轉(zhuǎn)換和下轉(zhuǎn)換的過(guò)程示于圖4(a)、(b)中。更一般的情況,如果Λ1和Λ2互相不包含,就需要找到另一個(gè)即包括Λ1又包括Λ2的點(diǎn)陣Λ3,可以先將Λ1上采樣到Λ3,然后再下采樣到Λ2。此過(guò)程示于圖4(c)。圖4(c)中Λ3中的中間濾波器完成兩個(gè)任務(wù):首先,內(nèi)插出Λ1中漏下的采樣點(diǎn);其次把Λ3中的信號(hào)頻譜限制于Λ2*的沃格納晶格。
由于系統(tǒng)中進(jìn)行放大變換采用FPGA實(shí)現(xiàn),因此本文討
論的重點(diǎn)在于如何簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)并提高轉(zhuǎn)換速度,上轉(zhuǎn)換中的上采樣過(guò)程為:
(1)式中Ψs,1和Ψs,3分別為原理圖像和上采樣信號(hào);U(.)為上采樣運(yùn)算;Λ2\Λ1表示在Λ2而不在Λ1內(nèi)的點(diǎn)的集合。插值濾波器的定義如下:
(2)式中,d(Λ)為柵格Λ的采樣密度;v*表示柵格Λ的轉(zhuǎn)逆柵格的Voronoi單元,即柵格Λ原點(diǎn)的單位元,它向所有柵格點(diǎn)平移將會(huì)無(wú)重疊地覆蓋整個(gè)連續(xù)空間。最簡(jiǎn)單的插值濾波為線性插值,也可以采用二加權(quán)濾波的方法。圖像的縮放還可以采用3次樣條插值和小波分解的方法,雖然這些方法在理論上可以取得很好的圖像縮放效果,但計(jì)算復(fù)雜,即使采用快速算法,也難以實(shí)現(xiàn)視頻圖像的實(shí)時(shí)顯示。
針對(duì)視頻信號(hào)數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)流速度的特點(diǎn),采用FPGA設(shè)計(jì),可以完成幀存控制、視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)放大與疊加功能;谶\(yùn)算速度與算法實(shí)現(xiàn)的難易程度分析,對(duì)視頻信號(hào)的放大采用了簡(jiǎn)單的線性插值的辦法,原理如圖5所示。視頻信號(hào)是以場(chǎng)或幀進(jìn)行存儲(chǔ)的,由于數(shù)據(jù)寫入時(shí)存儲(chǔ)地址與圖像顯示的空間位置有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,因此系統(tǒng)需要的放大處理就變?yōu)閷?duì)幀存儲(chǔ)體的地址線的控制問(wèn)題。
對(duì)于本系統(tǒng)具體的4倍放大要求,將行同步信號(hào)先進(jìn)行二倍行使能運(yùn)算,并利用場(chǎng)同步信號(hào)對(duì)該寄存器進(jìn)行復(fù)位,將生成后的二分頻行同步信號(hào)控制行地址發(fā)生器,也就是產(chǎn)生幀存儲(chǔ)器所需的高位地址;類似地利用像素時(shí)鐘、行同步信號(hào)和場(chǎng)同步信號(hào)就可以得到所需的低位地址。由于在幀存控制器向幀存儲(chǔ)器寫入數(shù)據(jù)時(shí)采用了一行點(diǎn)1024個(gè)位置的辦法,所以在低位地址后連接了一個(gè)比較器,當(dāng)產(chǎn)生的低位地址小于640時(shí),幀存儲(chǔ)器的讀信號(hào)有效,否則無(wú)效,以保證不會(huì)混疊入無(wú)效的數(shù)據(jù)。
1.5 VGA接口控制器
標(biāo)準(zhǔn)的VGA(640×480,60Hz)接口需要提供以下幾組信號(hào):3個(gè)RGB模擬信號(hào)、行同步信號(hào)HS和場(chǎng)同步信號(hào)VS。它的信號(hào)時(shí)序如圖6所示。
圖7
圖6中VS為場(chǎng)同步信號(hào),場(chǎng)周期為16.683ms,每場(chǎng)有525行,其中480行為有效顯示行,45行為場(chǎng)消隱區(qū),場(chǎng)同步信號(hào)每場(chǎng)有一個(gè)脈沖,該脈沖的低電平寬度為63μs(2行)。行周期為31.78μs,每顯示行包括800點(diǎn),其中640點(diǎn)為有效顯示區(qū),160點(diǎn)為行消隱區(qū)(非顯示區(qū))。行同步信號(hào)HS每行有一個(gè)脈沖。該脈沖的低電平寬度為3.81μs(即96個(gè)脈沖)。因此,VGA控制器的任務(wù)就是按要求產(chǎn)生所需要的時(shí)序。
DISCLK為視頻顯示時(shí)鐘,頻率為25MHz,首先輸入到模等于800的像素計(jì)數(shù)器中,輸出的計(jì)數(shù)值與一個(gè)預(yù)先設(shè)好的比較器進(jìn)行比較,當(dāng)計(jì)數(shù)器的值大于160時(shí),輸出高電平,反之輸出低電平,作為行同步信號(hào);同理,利用一個(gè)模等于525的計(jì)數(shù)器對(duì)行同步信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和一個(gè)閾值為45的比較器可以產(chǎn)生所需要的場(chǎng)同步脈沖VS。
產(chǎn)生的行、場(chǎng)同步信號(hào)和像素顯示時(shí)鐘分別被送到兩個(gè)地址發(fā)生器中,產(chǎn)生所需要的控制幀存儲(chǔ)器的地址信號(hào)。由于前面介紹的幀存控制器中采用為每行數(shù)據(jù)提供1024個(gè)存儲(chǔ)空間的辦法,因此在數(shù)據(jù)讀出時(shí)也要進(jìn)行相應(yīng)管理。低位地址發(fā)生器產(chǎn)生的地址數(shù)據(jù)與一個(gè)比較器進(jìn)行比較。當(dāng)?shù)刂沸∮?40時(shí),幀存儲(chǔ)器的讀信號(hào)MEMRD位低電平有效,否則無(wú)效,這樣有效像素?cái)?shù)據(jù)就被完整地提出。由于VGA是一個(gè)模擬的接口標(biāo)準(zhǔn),RGB彩色信息需要輸入模擬量,因此幀存儲(chǔ)器輸出的數(shù)字信息還要經(jīng)過(guò)D/A變換。系統(tǒng)先用飛利浦公司出品的TDA8771AH,它內(nèi)部集成了三個(gè)視頻D/A轉(zhuǎn)換器,基于電阻網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),轉(zhuǎn)換速率最高可達(dá)35MHz。由于它專用于數(shù)字電視、視頻處理等相關(guān)領(lǐng)域,因此使用十分簡(jiǎn)單,只需要提供24bit數(shù)字信息和一個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)鐘即可。VGA控制器原理圖如圖7所示。
圖8
2 系統(tǒng)集成
綜上所述,完整的電子穩(wěn)像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8所示。攝像頭輸入的信號(hào)采用PAL制式,經(jīng)過(guò)視頻處理接口后形成RGB565格式的數(shù)字視頻信號(hào)和控制信息;幀存控制器作為整個(gè)平臺(tái)的核心,在將數(shù)據(jù)寫入幀存儲(chǔ)器的同時(shí),對(duì)數(shù)字化的圖像信息進(jìn)行去隔行處理,再將數(shù)據(jù)讀出送往VGA控制器時(shí)進(jìn)行放大變換。VGA控制器則負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)按照VGA標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序送往顯示器上。
在該平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了文獻(xiàn)中K0等人提出的一種最簡(jiǎn)單的基本位平面的電子穩(wěn)像算法,對(duì)于8位的灰度圖像,可以表示為:利用第4層進(jìn)行運(yùn)算,其依據(jù)是在多幀圖像進(jìn)行BPM運(yùn)算后發(fā)現(xiàn),該層的誤差結(jié)果較平滑。然而,K0的BMP-b4算法在不同的圖像序列和信噪比的情況下,并不能總得到一個(gè)最優(yōu)解;在某些情況下,b4、b5或b6會(huì)得到更好的結(jié)果。
目前資料顯示電子穩(wěn)像技術(shù)作為近年新興技術(shù)還處于試驗(yàn)研究階段,因其適用范圍廣闊而展現(xiàn)了樂(lè)觀的研發(fā)前景。
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