双路视频融合子系统的研究与设计

摘要

随着多媒体技术的快速发展，高清甚至超高清视频技术得到普及，视觉信息处理系统中的数据吞吐量以及设计复杂度也在急剧上升，使用传统的专用集成电路以及通用处理器很难满足高性能、高灵活性的需求。然而，可重构处理器因其较高的能效比、丰富的运算资源、灵活的互连形式，能够有效的解决上述问题，并且成为视觉信息处理领域中的新的研究热点。
　　本文介绍了双路视频融合子系统的整体架构和实现方式：首先将多源摄像头输入的视频图像输入给可重构处理器，可重构处理器根据Harris等经典图像拼接算法计算出仿射矩阵，并将仿射矩阵输出给融合子系统模块。融合子系统利用DDA(Digital Differential Analyzer)数值微分分析的方式将两幅视频图像拼接成一幅宽视野的图像，并采用片内乒乓读写的方式缓存到DDR2中。然后，将拼接缓存后的视频图像进行降噪处理。本文提出了一种基于半自适应阈值的边缘保护各向异性滤波算法，该算法相比传统的各向异性滤波算法，峰值信噪比PSNR提高了35％，结构相似比SSIM提高了10%，因此不仅提高了滤波降噪性能，还有效的保护了边缘细节信息。同时，整个系统可以通过人机交互控制界面OSD进行系统配置以及功能选择。OSD(On Screen Display)模块由Microblaze软核作为主控核，产生控制信号并驱动点阵显示模块产生相应的菜单画面。
　　该系统的开发平台为Xilinx FPGA，型号为Virtex-5 XUPV5 LX110T。此外，由于整个系统的数据量大，需要仿真的功能多，该系统搭建了基于VMM(Verification Methodology Manual)方法学的验证平台，该验证平台使用SystemVerilog与C语言进行编写，仿真环境为Sysnopsys公司的VCS2011。验证环境层次化，降低了验证平台的设计复杂性。同时，还使用了随机约束向量作为驱动向量，尽可能使功能覆盖率达到100%。相比于传统的动态仿真，该验证方式仿真速度快，覆盖率高，且便于维护与移植。

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第一章 绪论

1.1 论文选题背景及意义

1.2 本文的研究内容

1.3 本文的组织结构及章节安排

第二章 双路视频融合子系统的设计

2.1 视觉信息处理系统的架构

2.2 双路视频融合子系统的架构

2.3 视频图像的控制模块(OSD)设计

第三章 视频图像的拼接模块设计

3.1 视频图像的拼接模块简介

3.2 视频图像的旋转平移算法设计

3.3 视频图像拼接的电路设计

第四章 视频图像的滤波增强模块设计

4.1 各向异性滤波模块设计

4.2 基于半自适应阈值的各向异性滤波设计

4.3算法仿真及结果分析

第五章 视频融合子系统的验证平台

5.1 基于VMM方法学的验证平台架构

5.2 双路视频融合子系统的各模块设计

5.3 双路视频融合子系统的验证平台设计

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢