數(shù)字成像領(lǐng)域中基于FPGA的圖像電子防抖技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

　　隨著圖像復(fù)原理論的不斷豐富以及大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)碼相機(jī)的防抖系統(tǒng)逐步開(kāi)始由傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)變?yōu)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>電子式。同時(shí)，由于良好的實(shí)時(shí)性及穩(wěn)定性，基于硬件實(shí)現(xiàn)的圖像電子防抖系統(tǒng)得到了人們?cè)絹?lái)越多的肯定，它也推動(dòng)了專(zhuān)用圖像電子防抖芯片的發(fā)展。針對(duì)數(shù)碼相機(jī)電子防抖系統(tǒng)高實(shí)時(shí)性、強(qiáng)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)要求，開(kāi)發(fā)高效率、高穩(wěn)定性能的專(zhuān)用處理芯片具有十分重要的意義。本文以抖動(dòng)模糊圖像為處理對(duì)象，以單芯片大容量現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）為核心處理器，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于硬件FPGA的圖像電子防抖系統(tǒng)。

　　文中首先介紹了國(guó)內(nèi)外數(shù)碼相機(jī)防抖技術(shù)的研究現(xiàn)狀；快速傅里葉算法的發(fā)展及其在圖像處理中的應(yīng)用以及V4系列FPGA的內(nèi)部資源。依據(jù)上述背景內(nèi)容以及圖像復(fù)原基礎(chǔ)理論，提出了基于硬件FPGA的圖像電子防抖系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。

　　然后針對(duì)本系統(tǒng)的FPGA單元設(shè)計(jì)、上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)兩方面展開(kāi)論述。其中重點(diǎn)論述了FPGA單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。FPGA單元以Xiilinx公司生產(chǎn)的Virtex-4系列中的LXS0為核心，通過(guò)PCI接口與上位機(jī)相連，內(nèi)部分為算法描述及數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作兩大部分，分別實(shí)現(xiàn)了基于頻率域?yàn)V波的抖動(dòng)圖像復(fù)原算法以及FPGA單元與DDR2存儲(chǔ)卡和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。上位機(jī)監(jiān)控軟件主要包括用戶(hù)界面、API接口以及PCI驅(qū)動(dòng)幾部分，以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與FPGA硬件單元的數(shù)據(jù)通訊，并為用戶(hù)提供了簡(jiǎn)單明了的操作界面，便于用戶(hù)使用以及開(kāi)發(fā)者調(diào)試。

　　最后文中詳細(xì)描述了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試步驟、調(diào)試中遇到的主要問(wèn)題及相應(yīng)的解決辦法，并對(duì)系統(tǒng)最終的處理結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。處理結(jié)果進(jìn)一步證明了采用硬件FPGA實(shí)現(xiàn)圖像電子防抖系統(tǒng)的正確性和可行性．

　　本論文以大量的圖示形式介紹了系統(tǒng)中各部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)架構(gòu)、模塊結(jié)構(gòu)和軟件流程等一目了然，淺顯易懂。同時(shí)論文中采用硬件FPGA實(shí)現(xiàn)2維FFT算法并將其應(yīng)用于抖動(dòng)圖像復(fù)原算法中具有一定的創(chuàng)新性，對(duì)其它圖像處理相關(guān)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。