基于DSP嵌入式平台多路实时视频拼接技术

摘要

实时图像拼接技术一直以来都是计算机视觉领域的研究热点之一。近年来随着汽车电子的发展,出现了车载环视技术,可以将汽车周围的环境以一幅鸟瞰图显示给驾驶者,提高行车安全。实时图像拼接技术是实现车载环视系统的关键。然而,目前有关图像拼接的研究大多以PC为实现平台,鲜见其在车载嵌入式系统,比如DSP处理器系统上的实现。
　　本文针对图像拼接进行了算法研究,提出了车载实时图像拼接的系统架构,选用SURF算法进行图像匹配,用RANSAC算法进行图像拼接并利用加权平均法进行图像融合。在核心算法层面,为了改善图像拼接算法的时间效率,本文在分析了SU RF算法原理的基础上,提出了从方框滤波器权值,特征点周围子区域的选择以及子区域内H aar小波变换的采样点范围三方面进行算法的参数配置优化,并采用控制变量法分析了在不同的SURF参数配置下,对算法特征点匹配的时效性、准确性和鲁棒性等性能的影响,综合通过仿真实验结果,给出了SU RF算法参数的选择策略。
　　在系统算法结构层面,通过对实验结果的详细分析,本文对算法进行了逐步改进,采用改进拼接流程和增加配准图像的方法减小了图像定位的误差,并针对环形鸟瞰拼接的独特需求,设计了合适的拼接顺序和融合权值计算方式,改善了图像的最终显示效果,同时兼顾了算法的时间效率。改进后的算法具有较高的准确度,融合效果好,能显示一张完整无缝的环形图像,并满足系统的实时性需要。
　　在系统实现方面,本文研究了基于T I公司的DaVinc i处理器实现一个视频图像拼接系统,并提出了一个基于DSP系统的软件系统架构,在该架构下DSP端程序主要负责图像拼接的核心算法,ARM端程序主要负责通过V4L2驱动控制IO设备,两者通过访问共享内存实现图像数据的高效传递,并尽可能减少了互斥所引起的程序挂起时间。最后,本文说明了拼接算法在DSP上的实现方案及注意事项,并给出了测试结果。
　　相比之前的研究,本课题实现了基于DSP嵌入式系统的全景图像拼接系统,并针对系统实时性的要求对算法进行了相应的改进。本文提出的SURF算法参数选择策略,可以根据不同图像拼接需求调整算法,例如在针对实时视频流的拼接上,采用合理的参数可以在保证SURF算法拼接精度的基础上,拼接效率提高30％左右。参数配置理论使得SUR F算法能够更广泛的应用于不同的图像拼接领域。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

插图索引

表格索引

第一章 绪论

1 .1 全景环视系统

1 .2 图像采集实现的平台

1 .3 图像拼接概述及算法简介

第二章 图像拼接原理及算法

2 .1 图像拼接原理

2.2 S URF算法

第三章 SURF算法参数分析及配置策略

3.1 SURF算法中的参数分析

3 .2 参数综合比较

3.3 SURF算法参数配置策略

3 .4 本章小结

第四章 图像拼接算法的改进与实现

4.1 SURF算法参数选择

4 .2 拼接流程改进及初步测试

4 .3 误差分析

4 .4 改进拼接流程

4 .5 增加基准图像数目

4 .6 加权平均融合算法的权值确定

4.7 PC端实现最终效果

4 .8 本章小结

第五章 基于DSP处理器的图像拼接系统

5 .1 硬件系统简介

5 .2 软件系统总体架构

5 .3 IO设备的驱动

5 .4 双核通信

5.5 图像拼接核心算法的DSP实现

5 .6 本章小结

第六章 总结与展望

6 .1 工作总结

6 .2 科研展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文