广角摄像头视频图像实时校正系统设计

论文摘要

在图像处理系统中,广角镜头的应用非常广泛,如医用电子内窥镜系统,车载监控系统,银行、教室和超市专用监视系统等。但采用广角镜头的成像系统在提供大范围成像的同时,也带来了比较严重的图像畸变,使得拍摄目标难以辨认或辨认不准确。因此为了准确的还原原始图像,需要利用数字图像畸变处理技术对畸变图像进行校正。目前,数字图像畸变校正处理技术是一个研究热点。然而,现有的数字图像畸变校正技术大多是在PC平台下研究算法以及相关软件。PC平台决定了实际应用的局限性。本课题针对数字图像畸变校正技术进行研究和分析,并且选用合适的DSP(数字信号处理)平台——Blackfin561,设计了一款广角镜头视频图像实时校正系统。此系统采用当前比较先进的数字信号处理技术,并根据具体系统要求,对现有畸变校正算法进行分析、改进,最后,提出一种新的畸变校正模型——球面畸变模型,并设计一种具有创新性、实时性、通用性和简单性等特点的校正算法。最终实现了本系统。本文给出了整个系统的设计原理和实现方法,主要完成了以下工作:1.广角镜头畸变原理分析和成像模型研究2.广角镜头视频图像畸变校正算法模型设计3.传感器及DSP平台选择4.DSP平台上系统实现测试结果表明,本课题所设计的系统能对30f/s的NTSC格式视频图像(720*480)进行快速畸变校正并输出,达到了实时、准确、高可靠性的预期目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 广角镜头畸变校正技术的国内外研究状况
• 1.3 本课题研究的主要内容及创新点
• 第二章 摄像头成像原理分析
• 2.1 针孔镜头成像
• 2.2 广角镜头成像
• 2.3 本章小结
• 第三章 镜头成像模型研究及设计
• 3.1 坐标系
• 3.1.1 图像坐标系
• 3.1.2 成像平面坐标系
• 3.1.3 摄像机坐标系
• 3.1.4 世界坐标系
• 3.1.5 两类镜头成像模型
• 3.2 本章小结
• 第四章 畸变校正算法研究及设计
• 4.1 概述
• 4.2 几类校正算法综述
• 4.2.1 模板法
• 4.2.2 参数已知法——等效球面模型法
• 4.3 畸变校正算法分析和总结
• 4.4 球面模型算法改进
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统总体架构及硬件选择
• 5.1 摄像机之图像传感器选择
• 5.1.1 CCD与CMOS传感器对比
• 5.1.2 CMOS摄像头输出信号制式
• 5.2 DSP处理器选择
• 5.2.1 DSP处理器选择方案
• 5.2.2 Blackfin处理器之优势
• 5.3 Blackfin561处理器综述
• 5.3.1 Blackfin561芯片结构
• 5.3.2 Blackfin561计算单元
• 5.3.3 Blackfin561存储结构
• 5.3.4 Blackfin561 PPI接口
• 5.3.5 Blackfin561 DMA控制器
• 5.4 本章小结
• 第六章 系统设计及DSP实现
• 6.1 系统设计
• 6.2 DSP初始化工作
• 6.3 DSP图像采集程序设计
• 6.4 DSP图像处理程序设计
• 6.5 DSP图像输出程序设计
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 研究成果
• 7.2 创新之处
• 7.3 展望
• 附录1 作者攻读学位期间公开发表的学术论文
• 附录2 广角镜头应用之——Around-View全景系统
• 附录3 关于投影变换之"俯视效果"的几点技术
• 附录4 关于Blackfin561代码优化之几点策略
• 参考文献
• 致谢