數(shù)字成像領(lǐng)域中基于FPGA的圖像電子防抖技術(shù)的研究與實現(xiàn)

　　隨著圖像復原理論的不斷豐富以及大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)碼相機的防抖系統(tǒng)逐步開始由傳統(tǒng)的機械式轉(zhuǎn)變?yōu)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>電子式。同時，由于良好的實時性及穩(wěn)定性，基于硬件實現(xiàn)的圖像電子防抖系統(tǒng)得到了人們越來越多的肯定，它也推動了專用圖像電子防抖芯片的發(fā)展。針對數(shù)碼相機電子防抖系統(tǒng)高實時性、強穩(wěn)定性的設(shè)計要求，開發(fā)高效率、高穩(wěn)定性能的專用處理芯片具有十分重要的意義。本文以抖動模糊圖像為處理對象，以單芯片大容量現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為核心處理器，設(shè)計并實現(xiàn)了基于硬件FPGA的圖像電子防抖系統(tǒng)。

　　文中首先介紹了國內(nèi)外數(shù)碼相機防抖技術(shù)的研究現(xiàn)狀；快速傅里葉算法的發(fā)展及其在圖像處理中的應(yīng)用以及V4系列FPGA的內(nèi)部資源。依據(jù)上述背景內(nèi)容以及圖像復原基礎(chǔ)理論，提出了基于硬件FPGA的圖像電子防抖系統(tǒng)的整體設(shè)計方案。

　　然后針對本系統(tǒng)的FPGA單元設(shè)計、上位機監(jiān)控軟件設(shè)計兩方面展開論述。其中重點論述了FPGA單元的設(shè)計與實現(xiàn)。FPGA單元以Xiilinx公司生產(chǎn)的Virtex-4系列中的LXS0為核心，通過PCI接口與上位機相連，內(nèi)部分為算法描述及數(shù)據(jù)讀寫操作兩大部分，分別實現(xiàn)了基于頻率域濾波的抖動圖像復原算法以及FPGA單元與DDR2存儲卡和上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸。上位機監(jiān)控軟件主要包括用戶界面、API接口以及PCI驅(qū)動幾部分，以實現(xiàn)上位機與FPGA硬件單元的數(shù)據(jù)通訊，并為用戶提供了簡單明了的操作界面，便于用戶使用以及開發(fā)者調(diào)試。

　　最后文中詳細描述了系統(tǒng)的實驗調(diào)試步驟、調(diào)試中遇到的主要問題及相應(yīng)的解決辦法，并對系統(tǒng)最終的處理結(jié)果進行了對比分析。處理結(jié)果進一步證明了采用硬件FPGA實現(xiàn)圖像電子防抖系統(tǒng)的正確性和可行性．

　　本論文以大量的圖示形式介紹了系統(tǒng)中各部分的設(shè)計與實現(xiàn)，使得系統(tǒng)架構(gòu)、模塊結(jié)構(gòu)和軟件流程等一目了然，淺顯易懂。同時論文中采用硬件FPGA實現(xiàn)2維FFT算法并將其應(yīng)用于抖動圖像復原算法中具有一定的創(chuàng)新性，對其它圖像處理相關(guān)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計具有一定的指導意義。