数字成像领域中基于FPGA的图像电子防抖技术的研究与实现

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数字成像领域中基于FPGA的图像电子防抖技术的研究与实现

随着图像复原理论的不断丰富以及大规模集成电路技术的飞速发展，数码相机的防抖系统逐步开始由传统的机械式转变为电子式。同时，由于良好的实时性及稳定性，基于硬件实现的图像电子防抖系统得到了人们越来越多的肯定，它也推动了专用图像电子防抖芯片的发展。针对数码相机电子防抖系统高实时性、强稳定性的设计要求，开发高效率、高稳定性能的专用处理芯片具有十分重要的意义。本文以抖动模糊图像为处理对象，以单芯片大容量现场可编程门阵列(FPGA)为核心处理器，设计并实现了基于硬件FPGA的图像电子防抖系统。文中首先介绍了国内外数码相机防抖技术的研究现状；快速傅里叶算法的发展及其在图像处理中的应用以及V4系列FPGA的内部资源。依据上述背景内容
以及图像复原基础理论，提出了基于硬件FPGA的图像电子防抖系统的整体设计方案。
- U: _( c7 W& m" g# e( y7 B! L1 @
- L5 f# z1 q- i# n然后针对本系统的FPGA单元设计、上位机监控软件设计两方面展开论述。其中重点论述了FPGA单元的设计与实现。FPGA单元以Xiilinx公司生产的Virtex-4系列中的LXS0为核心，通过PCI接口与上位机相连，内部分为算法描述及数据读写操作两大部分，分别实现了基于频率域滤波的抖动图像复原算法以及FPGA单元与DDR2存储卡和上位机之间的数据传输。上位机监控软件主要包括用户界面、API接口以及PCI驱动几部分，以实现上位机与FPGA硬件单元的数据通讯，并为用户提供了简单明了的操作界面，便于用户使用以及开发者调试。

- |; I" q/ M4 ?9 y, b( O) I最后文中详细描述了系统的实验调试步骤、调试中遇到的主要问题及相应的解决办法，并对系统最终的处理结果进行了对比分析。处理结果进一步证明了采用硬件FPGA实现图像电子防抖系统的正确性和可行性。

# s) A# N: J; h1 D* f- I7 }本论文以大量的图示形式介绍了系统中各部分的设计与实现，使得系统架构、模块结构和软件流程等一目了然，浅显易懂。同时论文中采用硬件FPGA实现2维FFT算法并将其应用于抖动图像复原算法中具有一定的创新性，对其它图像处理相关的嵌入式系统开发与设计具有一定的指导意义。

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