[发明专利]一种基于FPGA的超高分辨率视频图像实时校准方法

说明书

本发明提供了一种基于FPGA的超高清视频图像实时校准方法，用于通过FPGA对超高清视频图像进行实时校准，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，建立原始图像数据接收通道，直接将超高清视频图像的原始图像数据输送至FPGA；步骤S2，对原始图像数据进行校准处理，得到结果校准数据；步骤S3，建立校准结果输出通道，将结果校准数据从FPGA返回，其中，步骤S2包括如下子步骤：步骤S2‑1，建立图像数据帧缓存区，并对原始图像数据进行预处理得到预处理图像数据；步骤S2‑2，通过图像校准算法对预处理图像数据进行处理并得到ΔX,ΔY,Δθ；步骤S2‑3，建立结果内存缓存区，将得到的ΔX,ΔY,Δθ进行整理，得到最终的校准结果数据。

技术领域

本发明属于视频图像处理领域，具体涉及一种基于FPGA的超高清视频图像实时校准处理方法。

背景技术

超高清视频图像校准技术在我们的生活中发挥着重要的作用。在生物医学工程、工业工程方面、军事公安方面、航空航天方面均发挥着举足轻重的作用。随着科技技术的发展，视频图像的分辨率越来越高，分辨率越高，带来的视频图像信息越丰富，越有利于采集更多有用的信息，5Kx5K的分辨率应用也逐渐常见。

然而，大的视频图像分辨率带来的是，会在校准时产生更大的计算力需求，也就是说，使得硬件处理速度的压力逐渐变大。一方面，随着计算机技术的发展，CPU的处理速度已经得到了不断地提高，对单位数据量的处理速度已经很快；另一方面，在很多领域的视频图像校准处理要求越来越高的实时性，这对单位时间内的硬件算力要求更高。但是CPU的算力的提升不足以弥补现在视频图像在较大分辨率下对实时性处理的要求。

对视频图像的校准处理，常见处理方式有基于PC机CPU处理方式和基于DSP的处理方式。基于CPU的处理方式为基于冯·诺依曼架构计算机平台上的，这种方式在本质上是顺序执行的，对于一张5Kx5K分辨率的视频图像来说，采用CPU的处理方式，处理速度慢，实时性不强，无法满足现实很多场景中对处理速度快的需求。基于DSP的处理方式，数字信号处理器(DSP)运用了数学运算单元(MAC)，其采取在硬件上配置不同等级的流水线结构。其带来的不足也显而易见的，由于硬件结构的固定，流水线的结构使得DSP在视频图像处理的过程中为线性计算，具有明显的不足，对于处理系统的开发进程也不友好。

科技的进步，带来的分辨率越来越大的视频图像，其包含的语义信息也更加丰富，对图像的信息提取越来越有利，伴随产生的是进行图像校准的困难，带来的巨大计算量对硬件的算力为不小的负荷。面对视频图像校准实时性的处理需求，如何在单位时间内，快速准确的对目标视频图像分进行分析处理与校准，对视频图像的实际产业落地应用至关重要。

目前硬件算力的提升速度，已经无法满足对视频图像校准算法中算力的巨大需求。因此针对有限的硬件条件，实现超高清视频图像校准的实时性处理具有重要的意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明针对超高清视频图像校准提供了一种基于FPGA加速处理方法，该方法基于软硬件的有效操作对超高清视频图像的校准进行快速处理，能够显著的增加对超高清视频图像校准的处理速度。本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种基于FPGA的超高分辨率视频图像实时校准方法，用于通过FPGA对超高清视频图像进行实时校准，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，建立原始图像数据接收通道，直接将超高清视频图像的原始图像数据输送至FPGA；步骤S2，对原始图像数据进行校准处理，得到结果校准数据，该结果校准数据包含超高清视频图像的中心坐标在X轴的偏移量ΔX、在Y轴的偏移量ΔY以及偏转角度Δθ；步骤S3，建立校准结果输出通道，将结果校准数据从FPGA返回，其中，步骤S2包括如下子步骤：步骤S2-1，建立用于暂存原始图像数据的图像数据帧缓存区，并对原始图像数据进行预处理得到预处理图像数据，图像数据帧缓存区包括帧缓冲区调度控制器以及地址管理模块；步骤S2-2，通过图像校准算法对预处理图像数据进行处理并得到ΔX,ΔY,Δθ；步骤S2-3，建立结果内存缓存区，将得到的ΔX,ΔY,Δθ进行整理，得到最终的校准结果数据。