基于FPGA+DDR的红外全景图像显示方法、系统与流程

本发明涉及图像处理，尤其涉及一种基于fpga+ddr的红外全景图像显示方法、系统。

背景技术：

1、全景图像是由红外传感器对不同角度的多帧图像组合而成的全景图。红外传感器配合转台运动形成的全景图像，视场大、昼夜两用、探测能力强，可广泛应用于安防监控、车载系统、军事侦察等。

2、目前，通用红外全景成像系统主要由红外热像仪、转台控制系统和上位机图像处理系统组成。红外热像仪中fpga对红外探测器原始数据经过非均匀性校正、图像处理后，输出可成像的8位实时图像。转台控制系统控制转台全景运动，并实时同步红外热像仪输出对应视场图像，图像数据经过转台滑环传输至上位机系统。上位机图像处理系统接收红外实时图像和运动角度信息，合成全景图像显示。以上方法中，上位机图像处理平台系统一般为pc电脑，体积大，难以满足极端高低温环境和振动条件。

3、传统的红外全景成像技术，红外热像仪固定帧频向系统传输每帧图像。系统上位机接收红外图像后，按方位角将红外图像依次排序，经过图像处理后，形成全景红外图像。以上这种方法无法脱离系统的全景图像处理，存在整机系统复杂、便携性差等问题。

4、因此，亟需设计一种无需上位机图像处理系统，处理工作全部在红外热像仪内部fpga图像处理平台中实现，基于fpga+ddr设计的全景图像压缩缓存技术和多类型图像同时显示技术。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于fpga+ddr的红外全景图像显示方法、系统。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、本发明提供一种基于fpga+ddr的红外全景图像显示方法，该方法包括以下步骤：

4、s1、红外热像仪置于转台上，通过转台水平360度扫描运动获取全景图像，将全景图像进行帧缓存乒乓处理，输出行列转置图像，以图像长边方向进行图像拼接；

5、s2、以转台方向角零度为起点，将每一圈图像进行全景图像编号；

6、s3、在ddr中分配2块内存，每块内存的上半部分区域用于存放经过压缩后全景图像，下半部分存放全景图像其中的3帧原始图像；

7、s4、使用fifo ip设计图像压缩模块，将每一帧图像以8行8列间距为步长进行采样，并将压缩采样后的数据缓存至ddr中，实现全景图像的八分之一压缩缓存；

8、s5、使用fifo ip设计原始图像缓存模块，将任意编号开始的连续3帧原始图像缓存至ddr中；

9、s6、使用fifo ip设计组合图像读出模块，同时将ddr中的全景压缩数据和3帧原始数据组合成一幅图像读出；

10、s7、sdi输出，将输出时钟、行场信号按照sdi格式进行时序调理，并送至sdi接口。

11、进一步地，本发明的所述步骤s1中的方法包括：

12、将全景图像通过sram进行帧缓存乒乓处理，将全景图像长边方向定义为垂直方向，全景图像短边方向定义为水平方向，相邻两帧全景图像以长边方向进行图像拼接；

13、共使用2片外部静态随机存储器sram，将全景图像按行方向写入第1片sram中，同时将第2片sram中的全景图像按列方向读出，每一帧2片sram乒乓切换，实现图像的转置处理。

14、进一步地，本发明的所述步骤2的方法包括：

15、转台从方位角0°开始，按固定方位角依次同步红外热像仪，转台每一圈的方位角起点同步输出第1帧图像，后续图像编号依次累加。

16、进一步地，本发明的所述步骤3的方法包括：

17、ddr中的两块内存用于乒乓缓存读出，每块内存中全景图像经过压缩后，平均分配成4行缓存至ddr内存上半部分，3帧原始图像顺序缓存至ddr内存下半部分。

18、进一步地，本发明的所述步骤4的方法包括：

19、定义压缩图像大小为原始图像的八分之一，通过fifo ip将原始图像中每1帧图像以8行8列间距为步长进行采样，每一行有效数据fifo写数据完成后送ddr对应区域缓存。

20、进一步地，本发明的所述步骤5的方法包括：

21、定义三帧原始图像起始帧号位置为n，通过fifo ip将原始图像中第n帧、第n+1帧、第n+2帧行缓存并送ddr对应区域。

22、进一步地，本发明的所述步骤6的方法包括：

23、转台转动一圈，ddr中相应缓存全景压缩图像和3帧原始图像形成的组合图像数据，当下一圈开始时，读出ddr中上一圈中的组合图像。

24、进一步地，本发明的所述步骤7的方法包括：

25、进行sdi时序调理，数据跨时钟域处理，ddr写入数据时序为红外探测器输出时序，ddr读出数据时序为1080p sdi的标准时序；调整数据时钟、行周期、行场同步信号、有效图像显示区域，以满足1080p sdi标准时序。

26、本发明提供一种基于fpga+ddr的红外全景图像显示系统，包括：

27、图像转置处理单元，用于将全景图像进行帧缓存乒乓处理，输出行列转置图像，以图像长边方向进行图像拼接；

28、全景图像编号单元，用于以转台方向角零度为起点，将每一圈图像进行全景图像编号；

29、ddr内存分配单元，用于在ddr中分配2块内存，每块内存的上半部分区域用于存放经过压缩后全景图像，下半部分存放全景图像其中的3帧原始图像；

30、图像压缩模块，用于将每一帧图像以8行8列间距为步长进行采样，并将压缩采样后的数据缓存至ddr中，实现全景图像的八分之一压缩缓存；

31、原始图像缓存模块，用于将任意编号开始的连续3帧原始图像缓存至ddr中；

32、组合图像读出模块，用于同时将ddr中的全景压缩数据和3帧原始数据组合成一幅图像读出；

33、sdi输出模块，用于将输出时钟、行场信号按照sdi格式进行时序调理，并送至sdi接口。

34、本发明产生的有益效果是：

35、1.本发明无需上位机图像处理系统，图像处理工作全部在红外热像仪内部fpga图像处理平台中实现，基于fpga+ddr设计了全景图像压缩缓存技术和多类型图像同时显示技术。

36、2.该方法经工程化验证，红外全景成像稳定，和传统全景成像方式相比，将全景拼接显示功能在红外热像仪fpga中实现，系统成像方式简洁可靠，可方便应用于各种极端环境。设备采用sdi传输可减弱转台滑环数据传输干扰，提高数据传输可靠性。

技术特征：

1.一种基于fpga+ddr的红外全景图像显示方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于fpga+ddr的红外全景图像显示方法，其特征在于，所述步骤s1中的方法包括：

3.根据权利要求1所述的基于fpga+ddr的红外全景图像显示方法，其特征在于，所述步骤2的方法包括：

4.根据权利要求1所述的基于fpga+ddr的红外全景图像显示方法，其特征在于，所述步骤3的方法包括：

5.根据权利要求1所述的基于fpga+ddr的红外全景图像显示方法，其特征在于，所述步骤4的方法包括：

6.根据权利要求1所述的基于fpga+ddr的红外全景图像显示方法，其特征在于，所述步骤5的方法包括：

7.根据权利要求1所述的基于fpga+ddr的红外全景图像显示方法，其特征在于，所述步骤6的方法包括：

8.根据权利要求1所述的基于fpga+ddr的红外全景图像显示方法，其特征在于，所述步骤7的方法包括：

9.一种基于fpga+ddr的红外全景图像显示系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种基于FPGA+DDR的红外全景图像显示方法、系统和计算机存储介质，该方法包括：将全景图像进行帧缓存乒乓处理，输出行列转置图像，以图像长边方向进行图像拼接；以转台方向角零度为起点，将每一圈图像进行全景图像编号；在DDR中分配2块内存，存放经过压缩后全景图像和原始图像；将每一帧图像以8行8列间距为步长进行采样并缓存至DDR中；将任意编号开始的连续3帧原始图像缓存至DDR中；同时将DDR中的全景压缩数据和3帧原始数据组合成一幅图像读出；并进行SDI输出时序调理。本发明的方法经工程化验证，红外全景成像稳定，和传统全景成像方式相比，将全景拼接显示功能在红外热像仪FPGA中实现，系统成像方式简洁可靠，可方便应用于各种极端环境。技术研发人员：胡鹏博,刘兴超,叶小风受保护的技术使用者：湖北久之洋红外系统股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1