一种抗单粒子翻转的DVI图像畸变校正装置制造方法及图纸

技术编号:15238560 阅读:162 留言:0更新日期:2017-04-29 03:21
本发明专利技术提出一种抗单粒子翻转的DVI图像畸变校正装置,包括FPGA单元、ARM监控单元、非易失性存储器FLASH和带ECC校验的高速缓存SRAM;FPGA完成图像的畸变校正,ARM完成对FPGA中各模块的运行状态进行监控。为保证DVI畸变校正的抗单粒子翻转,在数据传输与存储过程中增加纠错检错码,在算法数据流中加入监控序列,包括:FLASH中查找表数据读写采用多元纠错检错码RS码;选取带有ECC校验的高速缓存SRAM;DVI数据在FPGA内部DRAM中缓存读写采用ECC校验;在DVI图像VESA时序行同步消隐期中插入监控序列,监控算法数据流的状态;ARM实时对上述各个运行状态进行监控,发生异常重新配置FPGA。本发明专利技术不仅使数据源和冗余信息都具有自我保护功能,且相对于现有其他技术具有资源利用率高、实时性好、可操作性强等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种抗单粒子翻转的DVI图像畸变校正装置,属于空间辐射效应探测领域。
技术介绍
航空航天飞行器中广泛应用大视场光学设备,其具有可视范围广、分辨率高等显著优点。但这类设备由于物镜离轴角较大,导致显示画面严重畸变,使成像大小和形状发生特定变化,降低显示质量和显示精度。所以对畸变图像进行校正处理是必须且必要的。现阶段的畸变校正技术通常使用FPGA完成,由查找表实现校正图像与原始图像之间的几何校正,而后通过双线性插值完成对校正点的灰度重建。而FPGA所选用的一般是静态随机存储器(SRAM型)可编程门阵列。当这种SRAM工艺的FPGA处于高层空间高能带电粒子所构成的辐射环境中,容易受到单粒子效应(SEU)的影响,通常会造成FPGA中存储单元发生位翻转(即内容会由‘0’变成‘1’,或由‘1’变成‘0’),带来的结果可能是计算结果错误、程序执行序列错误等,甚至会导致系统的崩溃。国内外针对抗SEU技术主要有擦洗、ECC信息冗余检纠错技术以及三模冗余技术。擦洗技术会增加系统设计的复杂度,且其方法本身不能对存储内容是否受到SEU进行验证;ECC信息冗余检纠错技术冗余信息本身不具备自我保护功能,具有局限性;而三模冗余会大大的耗费系统资源。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题,本专利技术提出一种抗单粒子翻转的DVI图像畸变校正装置。本专利技术的技术方案为:所述一种抗单粒子翻转的DVI图像畸变校正装置,其特征在于:包括FPGA单元、ARM监控单元、非易失性存储器FLASH和带ECC校验的高速缓存SRAM;非易失性存储器FLASH中存储校正图像到原始图像之间的像素空间索引坐标以及插值参数的查找表数据;带ECC校验的高速缓存SRAM通过FPGA单元,对非易失性存储器FLASH中的查找表数据进行高速缓存;FPGA单元内部DRAM缓存输入图像DVI数据;FPGA单元根据带ECC校验的高速缓存SRAM中查找表数据的像素空间索引坐标,以及DRAM缓存中的图像灰度值,对畸变图像进行几何校正;FPGA单元根据几何校正后的灰度值以及查找表数据的水平和垂直插值参数,对图像进行灰度重建;FPGA单元对输入的图像DVI数据,在DVI每一数据有效行行同步消隐期的前沿和后沿插入固定的监控序列;ARM监控单元实时计算监控序列经过几何校正和灰度重建后的运算结果,根据运算结果判断是否发生异常,如果发生异常则重新配置FPGA。进一步的优选方案,所述一种抗单粒子翻转的DVI图像畸变校正装置,其特征在于:采用多元纠错检错码RS码对非易失性存储器FLASH中的查找表数据进行读写。进一步的优选方案,所述一种抗单粒子翻转的DVI图像畸变校正装置,其特征在于:FPGA单元中的FLASH控制器将查找表数据从FLASH中读出,并按照RS码进行解码;在解码过程中,如果数据错误码元数不大于能够自动纠正的最大错误码元数,则自动纠正错误,如果数据错误码元数大于能够自动纠正的最大错误码元数,则向ARM监控单元发出告警。进一步的优选方案,所述一种抗单粒子翻转的DVI图像畸变校正装置,其特征在于:FPGA单元从带ECC校验的高速缓存SRAM中读取查找表数据,以及从DRAM缓存中读取图像灰度值时,均经过ECC校验,当发生错误时,向ARM监控单元发出告警。有益效果本专利技术的优点是:本方法是信息检纠错技术与重配置技术的结合,不仅对各个数据传输存储单元使用纠错检错技术保证了数据的使用的正确性,还利用DVI图像VESA时序的特性在行消隐期引入监控序列实现对整个算法处理流程的监控,不会对正常视频流造成额外负担。最后采用ARM对FPGA各个模块运行状态监控,发生异常重新配置FPGA。采用本专利技术不仅使数据源和冗余信息都具有自我保护功能,且相对于现有其他技术具有资源利用率高、实时性好、可操作性强等优点。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:图1为本专利技术实现的硬件原理框图。图2为校正图像数学映射图。图3为查找表数据结构图。图4为RS(n,k)编码原理图。图5为RS(n,k)解码原理图。图6为监控序列插入位置示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例,所述实施例是示例性的,旨在用于解释本专利技术,而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术提出的抗单粒子翻转的DVI图像畸变校正装置包括FPGA单元、ARM监控单元、非易失性存储器FLASH和带ECC校验的高速缓存SRAM。FPGA单元完成图像的畸变校正,ARM完成对FPGA中各模块的运行状态进行监控。非易失性存储器FLASH中存储校正图像到原始图像之间的像素空间索引坐标以及插值参数的查找表数据,对FLASH中查找表数据读写采用多元纠错检错码RS码。带ECC校验的高速缓存SRAM通过FPGA单元,对非易失性存储器FLASH中的查找表数据进行高速缓存,保证数据读写频率满足DVI时序要求。FPGA单元内部DRAM缓存输入图像DVI数据;FPGA单元根据带ECC校验的高速缓存SRAM中查找表数据的像素空间索引坐标,计算得出校正点周围四个点在缓存空间内部的物理地址,同时从DRAM缓存中读取出4个点的灰度值,对畸变图像进行几何校正。FPGA单元根据几何校正后的4个点灰度值以及查找表数据的水平和垂直插值参数,利用双线性插值算法对校正点灰度值进行灰度重建。FPGA单元对输入的图像DVI数据,在DVI每一数据有效行行同步消隐期的前沿和后沿插入固定的监控序列;ARM监控单元实时计算监控序列经过几何校正和灰度重建后的运算结果,根据运算结果判断是否发生异常,如果发生异常则重新配置FPGA。基于上述装置,下面描述装置工作过程:S101、以64位查找表的形式给出校正图像到原始图像之间的像素空间索引坐标以及插值参数。校正图像与原始图像之间的索引关系如图2所示,其中原始图像中d点和校正图像c点一一对应,而d点的灰度值需要其周围四个整数点(x,y)、(x+1,y)、(x,y+1)、(x+1,y+1)的灰度值插值获得。对于一个特定的光学系统,所引起的畸变特性也是固定的。可以利用特征控制点,采用多项式模型或MQ(MultiquadricFunctions)模型,得到畸变图像到原始图像的索引坐标以及校正参数。根据所采用灰度校正的双线性插值算法,设计的查找表结构如图3所示,其中:TX(16位):与校正图像像素点对应的原始图像上四个像素点基点(x,y)点的X方向像素点数;TY(16位):与校正图像像素点对应的原始图像上四个像素点基点(x,y)点的Y方向像素点数;dx~dy(16位):牛顿插值的系数。由0≤dx≤1,0≤dy≤1可知,dx、dy均为小数,不便于查找表的存储,可将其扩大256倍并取整,精度可达0.004。S102、对整幅图像的查找表数据按照每个数据8bit,一组229个数据进行分组。而后对每组数据使用RS(255,229)码进行编码,将编码后的查找表数据固化在应用flash中;由于单粒子翻转对数据所造成的错误一般为突发错误,故对DVI图像查找表数据使用多元纠错检错码-RS(n,k)码进行编码,其中n=2q-1,k为信息码元。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗单粒子翻转的DVI图像畸变校正装置,其特征在于:包括FPGA单元、ARM监控单元、非易失性存储器FLASH和带ECC校验的高速缓存SRAM;非易失性存储器FLASH中存储校正图像到原始图像之间的像素空间索引坐标以及插值参数的查找表数据;带ECC校验的高速缓存SRAM通过FPGA单元,对非易失性存储器FLASH中的查找表数据进行高速缓存;FPGA单元内部DRAM缓存输入图像DVI数据;FPGA单元根据带ECC校验的高速缓存SRAM中查找表数据的像素空间索引坐标,以及DRAM缓存中的图像灰度值,对畸变图像进行几何校正;FPGA单元根据几何校正后的灰度值以及查找表数据的水平和垂直插值参数,对图像进行灰度重建;FPGA单元对输入的图像DVI数据,在DVI每一数据有效行行同步消隐期的前沿和后沿插入固定的监控序列;ARM监控单元实时计算监控序列经过几何校正和灰度重建后的运算结果,根据运算结果判断是否发生异常,如果发生异常则重新配置FPGA。

【技术特征摘要】
1.一种抗单粒子翻转的DVI图像畸变校正装置,其特征在于:包括FPGA单元、ARM监控单元、非易失性存储器FLASH和带ECC校验的高速缓存SRAM;非易失性存储器FLASH中存储校正图像到原始图像之间的像素空间索引坐标以及插值参数的查找表数据;带ECC校验的高速缓存SRAM通过FPGA单元,对非易失性存储器FLASH中的查找表数据进行高速缓存;FPGA单元内部DRAM缓存输入图像DVI数据;FPGA单元根据带ECC校验的高速缓存SRAM中查找表数据的像素空间索引坐标,以及DRAM缓存中的图像灰度值,对畸变图像进行几何校正;FPGA单元根据几何校正后的灰度值以及查找表数据的水平和垂直插值参数,对图像进行灰度重建;FPGA单元对输入的图像DVI数据,在DVI每一数据有效行行同步消隐期的前沿和后沿插入固定的监控序列;ARM监控单元实时计算监控序列经过几何校正和灰度重建后的运...

【专利技术属性】
技术研发人员:张川郑永瑞郭伟王全忠
申请(专利权)人:中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所
类型:发明
国别省市:河南;41

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