基于DSP和FPGA的全景图像处理系统设计与实现

陆军，高乐，刘涛

（1.哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001；2.中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110000）

全景图像实时处理系统可以获取周围方向上的场景图像，可广泛应用于军事侦察、视频监控、机器人视觉等领域[1]。

对于高分辨率折反射全景图像处理系统，如果按照分辨率为2 048×2 048、帧率为15 f/s、每个像素为8 bit的灰度来计算，相机的数据吞吐量为480 Mb/s。在图像采集、缓存、解算以及显示输出过程中，需要选择合适的算法进行大量的计算，一般单独的处理器组成的嵌入式系统很难完成高分辨、实时性的图像快速采集[2]，因此需采取多个并行嵌入式处理器结构完成折反射全景成像处理[3-4]。

本文利用并行嵌入式处理结构，设计了基于FPGA和DSP的双核全景图像处理系统。主要包括基于FPGA的SDRAM控制器设计以及采用双SDRAM在乒乓模式下轮流存储采集图像的策略，实现了高速全景图像的存储。在FPGA与DSP之间建立合理的握手机制，避免在同一时刻对同一个SDRAM进行读和写；设计了DSP与FPGA通信接口，实现了二者之间的高速数据通信。本系统为后续算法处理提供了更加充足的时间裕度，为高速实时图像处理提供了坚实的基础。

1 全景图像处理系统结构

图1 DSP+FPGA高分辨折反射全景图像处理系统

DSP+FPGA构成的高分辨率折反射全景图像处理系统的结构如图1所示。由Camera Link接口的CCD相机采集的灰度图像数据经过LVDS串并转换芯片转换，在FPGA的控制下，完成图像的采集,通过FPGA进行乒乓缓存操作，64 bit SDRAM控制器完成对缓存器的突发式读写控制，为整个系统提供高速缓存器；……