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基于DSP的电子稳像系统的研究与实现

作　者: 李慧娟
导　师: 郭宝龙
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电子稳像特征点跟踪 DM642 移植优化
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 312次
引　用: 12次
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内容摘要

随着信息技术的不断发展,各种视频处理技术的研究和开发在军事和民用等诸多领域都得到了广泛的关注,而电子稳像技术因其广泛的应用前景也成为一个重要的研究课题。TI公司的TMS320DM642芯片是目前业界公认的性能良好的视频处理器,是一款专门面向多媒体应用而设计开发的32位定点DSP芯片,它良好的处理性能和丰富的片上外设,可以很好的满足实时视频处理的要求。实时电子稳像是指用电子稳像的方法及时地稳定图像序列,使得摄像系统和跟踪系统的操作者不会受到摄像机本身运动的干扰,达到实时跟踪和稳定视频图像的目的。本文针对电子稳像的实时性以及TMS320DM642的独有特点,提出了利用DSP技术实现电子稳像的方法。本文阐述了电子稳像算法的基本原理和处理过程,重点讲述了基于Harris角点检测的特征点跟踪算法,并对其算法在DM642上进行了移植和优化,达到了实时处理电子稳像的目的。首先,对电子稳像的原理和数学模型进行了详细的分析,并介绍了几种常用的经典算法的实现过程,同时分析了各算法的优缺点。接下来详细介绍了本文所使用的稳像算法——基于Harris角点检测的特征点跟踪算法的实现过程,该算法首先利用Harris检测算法提取图像的特征点,进行特征匹配,进而对运动参数进行估计,利用求得的运动矢量对图像进行运动矢量补偿得到稳定的视频序列。其次,结合DSP的特点介绍了TMS320DM642芯片的CPU的内核、片上存储器结构及外部设备接口,以及DM642的指令系统和流水线结构,并且概述了DSP软件的开发工具CCS及软件开发流程。最后,结合DM642嵌入式系统的硬件特性,讨论了基于PC机的电子稳像的DSP的移植过程及方法。然后结合电子稳像算法的特点,从程序级代码优化和汇编级优化方面进行了优化,并结合DM642的特点从内存分配与调度、Cache的优化、EDMA等方面讨论了存储器的优化。经过优化处理提高了运行速度,取得了较好的效果。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 视频稳定研究的背景和意义  8-10
  1.2 国内外电子稳像的发展现状  10-11
    1.2.1 国外发展现状  10
    1.2.2 国内发展现状  10-11
  1.3 DSP 的发展现状  11-12
  1.4 论文研究内容及安排  12-14
第二章电子稳像的原理及其主要算法  14-26
  2.1 电子稳像的理论概述  14-16
    2.1.1 电子稳像的基本概念  14
    2.1.2 电子稳像的基本原理  14-16
    2.1.3 电子稳像的主要研究技术  16
  2.2 电子稳像的数学模型  16-19
    2.2.1 摄像机运动与图像运动的关系  16-18
    2.2.2 图像运动的数学模型  18-19
  2.3 主要的电子稳像算法  19-25
    2.3.1 块匹配算法(BM)  19-22
    2.3.2 灰度投影算法(PA)  22-23
    2.3.3 位平面匹配算法(BPM)  23-24
    2.3.4 代表点匹配算法(RPM)  24
    2.3.5 特征量跟踪算法(FTA)  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章基于Harris 角点检测的特征点跟踪算法  26-40
  3.1 引言  26
  3.2 特征点检测  26-29
    3.2.1 Harris 角点检测原理  27-28
    3.2.2 Harris 算法步骤  28-29
  3.3 特征点匹配  29-32
  3.4 运动参数的估计  32-35
    3.4.1 变焦系数s 的确定  33
    3.4.2 运动参数的求取  33-35
  3.5 运动补偿  35-36
  3.6 实验结果及算法评价  36-39
  3.7 本章小结  39-40
第四章 DM642 处理器及开发平台  40-52
  4.1 DM642 处理器  40-46
    4.1.1 DSP 的特点及构成  40-41
    4.1.2 DM642 简介  41-46
  4.2 DM642 指令系统  46-48
    4.2.1 指令系统  46-47
    4.2.2 流水线结构  47-48
  4.3 DM642 软件开发平台及流程  48-51
    4.3.1 开发集成环境CCS  48-49
    4.3.2 软件开发流程  49-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章基于DM642 的电子稳像系统  52-68
  5.1 系统硬件的实现  52-55
    5.1.1 系统的总体实现  53
    5.1.2 视频输入模块  53-54
    5.1.3 外部存储模块  54
    5.1.4 视频输出模块  54-55
  5.2 代码移植  55-57
  5.3 DM642 程序优化  57-67
    5.3.1 基于DM642 的代码优化  57-63
    5.3.2 存储器优化  63-66
    5.3.3 DM642 算法层的优化  66-67
  5.4 本章小结  67-68
第六章总结与展望  68-70
  6.1 论文工作的总结  68
  6.2 未来研究展望  68-70
致谢  70-72
参考文献  72-77
作者在读期间发表论文  77-78

基于DSP的电子稳像系统的研究与实现

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