面向FPGA的多路高清视频拼接算法

摘要

视频拼接技术已经成为计算机视觉、模式识别、安防监控、战场信息感知等领域的重要组成部分。视频拼接质量的高低，能够直接影响目标检测与识别、分析与决策等后续处理工作。视频拼接过程涉及视频配准、视频融合等多方面内容。由于高清视频具有数据量大、处理复杂、实时性要求更高等特点，因此拼接研究过程中面临海量数据存储以及大规模数据处理、分析和挖掘等一系列具有挑战性的问题，目前相关研究成果和实际应用系统都相对较少。FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是实现视频拼接的理想硬件平台，因此本文研究和提出了一种面向FPGA的新型多路高清视频拼接算法。
　　本研究主要内容包括：⑴设计和实现了一种新型的基于特征点离散化和预筛选的改进 RANSAC算法，使特征点分布更加均匀，并利用特征点自身信息滤除误匹配点，与传统的RANSAC算法相比能够进一步提高配准速度和精度；⑵提出了一种基于FPGA的查找表方法，设计了用于视频配准的小数查找表，能够克服传统方法算法复杂和计算量大的问题，有效提高多路视频配准的实时性能；⑶提出了一种面向 FPGA的基于改进动态规划算法的两阶段缝合线搜索方法，并对算法参数进行了分析，提高了视频融合中缝合线搜索的精度和速度；⑷针对视频重叠区域出现的运动目标，提出了一种面向FPGA的基于差异区域（Region of Difference，ROD）的缝合线局部调整算法，能够实时调整缝合线避开运动物体，提高视频融合效果；⑸设计了基于FPGA的多路高清视频拼接系统架构，分析了各模块的FPGA实现方法。通过与传统算法进行对比实验，验证了所提出方法的效果与性能。

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第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和目标

1.4 论文组织结构

第二章 摄像机成像模型概述

2.1 坐标变换方法

2.2 视频重投影方法

2.3 图像变换

本章小结

第三章 多路高清视频配准算法

3.1 基于SIFT特征点的视频配准算法

3.2 基于查找表的视频配准方法

3.3 基于FPGA实现查找表算法的优势

本章小结

第四章 多路高清视频融合算法

4.1 基于改进动态规划的两阶段缝合线搜索算法

4.2 基于差异区域检测的缝合线局部调整方法

4.3 基于多分辨率样条融合的视频融合算法

4.4 融合算法适合FPGA实现的特点

本章小结

第五章 FPGA系统设计

5.1 FPGA系统及硬件描述语言介绍

5.2 FPGA方案设计

本章小结

结 束 语

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果目录