一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的相机图像畸变校正方法


[0001]本专利技术涉及图像处理领域，尤其涉及一种基于
FPGA
的相机图像畸变校正方法
。

技术介绍

[0002]相机是计算机视觉领域中的重要传感器，但相机所拍摄到的图像或多或少会存在图像畸变，如桶形畸变
、
枕形畸变
。
产生此类图像畸变直接原因是镜头的边缘部分与中心部分的放大倍率不一样，属于光学透镜的固有特性
。
这种畸变造成相机拍摄出的图像中只有通过中心区域的图像可以保持平直，其他部分的图像会变得弯曲，且越远离图像中心形变程度越大
。
因此，在进行图像检测
/
识别之前，需要消除图像畸变带来的不良影响
。
[0003]现有的图像畸变校正技术方案大多采用向后映射或向前映射两种实现方式，其中，向后映射是将校正图像整数坐标映射到畸变图像中，通过映射点周围的像素来插值得到相应的新像素
。
在向后映射的实现过程中，需要缓存一定大小的图像数据，缓存图像的大小与图像畸变程度
、
图像分辨率成正比，且随着相机分辨率越来越高
、
图像畸变程度越来越大，这就会导致对相机中对硬件存储资源的需求也越来越大
。
[0004]以
FPGA
芯片为例，由于一般器件在其他逻辑设计
/
处理时同样需要一定的存储资源，不可能将大部分存储资源用于图像缓存；即使其他逻辑占用存储资源相对较少，用<br/>FPGA
芯片中大量存储资源来做图像缓存也会造成资源浪费，并增加布局布线难度
。
所以大多设计方案会采用外挂
SDRAM(
同步动态随机存储器
)
或使用
DDR(
双倍速率同步动态随机存储器
)
来做图像缓存，但由于外挂存储器的方式在进行图像畸变校正时需要实时访问，这样又引入了频繁访问总线过程带来的时延问题和
DDR
带宽占用问题，进而造成了
FPGA
芯片处理帧率的下降以及与其共用
DDR
的
SOC
处理速度的下降
。
[0005]因此，对于如何解决
FPGA
硬件实现图像畸变校正时，特别是对于大畸变
、
大分辨率图像，向后映射方式占用
FPGA
芯片大量存储资源的问题，以及使用
DDR
或
SDRAM
等外挂存储器做图像缓存时带来的时延和带宽利用率不高的问题，是本领域技术人员亟需解决的
。

技术实现思路

[0006]本申请所要解决的技术问题是：如何解决
FPGA
硬件实现图像畸变校正时，特别是对于大畸变
、
大分辨率图像，向后映射方式占用
FPGA
芯片大量存储资源的问题，以及使用
DDR
或
SDRAM
等外挂存储器做图像缓存时带来的时延和带宽利用率不高的问题
。
[0007]为了解决上述技术问题，本申请提出一种基于
FPGA
的相机图像畸变校正方法，该校正方法包括：步骤
1、
对接收到的原始畸变图像进行帧缓存，并读取预设二次拟合曲线系数；步骤
2、
根据预设二次拟合曲线系数以及预设
FPGA
本地行缓存容量，通过坐标计算的方式，确定分块区域；步骤
3、
根据分块区域，逐行确定原始畸变图像中的回读区域；步骤
4、
根据回读区域，对原始畸变图像进行回读，记作回读图像，并读取回读图像中校正坐标周围像素点的像素值，其中，校正坐标由预设二次拟合曲线系数确定；步骤
5、
根据回读图像中校正坐标周围像素点的像素值，确定待校正点的像素值，并根据待校正点的像素值，生成校正图
像
。
[0008]在一些实施例中，任一组预设二次拟合曲线系数对应于校正图像中的一行像素点，步骤2，具体包括：步骤
201、
根据任一组预设二次拟合曲线系数，构建对应的校正坐标计算方程；步骤
202、
根据校正坐标计算方程，通过坐标计算的方式，依次计算原始畸变图像中的各个校正坐标；步骤
203、
根据预设
FPGA
本地行缓存容量，按照校正坐标的顺序，依次确定各组预设二次拟合曲线系数对应的第一分块区域的第一起始点和最大分块位置；步骤
204、
选取各个最大分块位置中列坐标的最小值，并将相应的最大分块位置作为第一分块区域的第一终止点，并根据第一起始点和第一终止点，确定第一分块区域；步骤
205、
根据第一终止点以及校正坐标，确定第二分块区域的第二起始点，重复执行步骤
203
，依次确定原始畸变图像的各个分块区域；其中，第一起始点为预设二次拟合曲线系数对应的第一个校正坐标，第二起始点为校正坐标中第一终止点右侧的第一个校正坐标，或者，第二起始点为与校正坐标中与第一终止点列坐标相同的校正坐标
。
[0009]在一些实施例中，步骤
203
中，具体包括：选取各组预设二次拟合曲线系数对应的第一个校正坐标，记作第一分块区域的第一起始点；按照校正坐标的顺序，依次计算第一起始点之后的各个校正坐标的行坐标与第一个校正坐标的行坐标的行差值；当行差值大于预设
FPGA
本地行缓存容量时，选取前一个校正坐标，记作第一分块区域的最大分块位置
。
[0010]在一些实施例中，任一组预设二次拟合曲线系数对应于校正图像中的一行像素点，步骤2，具体包括：步骤
2.1、
根据任一组预设二次拟合曲线系数，构建对应的校正坐标计算方程；步骤
2.2、
根据校正坐标计算方程以及预设
FPGA
本地行缓存容量，通过坐标计算的方式，依次确定各组预设二次拟合曲线系数对应的第一分块区域的第一起始点和最大分块位置；步骤
2.3、
选取各最大分块位置中列坐标的最小值，并将相应的最大分块位置作为第一分块区域的第一终止点，并根据第一起始点和第一终止点，确定第一分块区域；步骤
2.4、
根据第一终止点以及对应的校正坐标计算方程，确定第二分块区域的第二起始点，重复执行步骤
2.2
，依次确定原始畸变图像的各个分块区域；其中，第一起始点由预设二次拟合曲线系数中的常数项系数确定
。
[0011]在一些实施例中，步骤
2.2
还包括：对第一起始点向上取整；根据预设
FPGA
本地行缓存容量，将取整后的第一起始点的行坐标向上或向下移动；根据移动后的行坐标，利用对应的校正坐标计算方程，计算对应的列坐标；对计算出的列坐标向上取整，根据移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
FPGA
的相机图像畸变校正方法，其特征在于，所述校正方法包括：步骤
1、
对接收到的原始畸变图像进行帧缓存，并读取预设二次拟合曲线系数；步骤
2、
根据所述预设二次拟合曲线系数以及预设
FPGA
本地行缓存容量，通过坐标计算的方式，确定分块区域；步骤
3、
根据所述分块区域，逐行确定所述原始畸变图像中的回读区域；步骤
4、
根据所述回读区域，对所述原始畸变图像进行回读，记作回读图像，并读取所述回读图像中校正坐标周围像素点的像素值，其中，所述校正坐标由所述预设二次拟合曲线系数确定；步骤
5、
根据所述回读图像中校正坐标周围像素点的像素值，确定待校正点的像素值，并根据所述待校正点的像素值，生成校正图像
。2.
根据权利要求1所述的基于
FPGA
的相机图像畸变校正方法，其特征在于，任一组所述预设二次拟合曲线系数对应于所述校正图像中的一行像素点，所述步骤2，具体包括：步骤
201、
根据任一组所述预设二次拟合曲线系数，构建对应的校正坐标计算方程；步骤
202、
根据所述校正坐标计算方程，通过坐标计算的方式，依次计算所述原始畸变图像中的各个校正坐标；步骤
203、
根据所述预设
FPGA
本地行缓存容量，按照所述校正坐标的顺序，依次确定各组所述预设二次拟合曲线系数对应的第一分块区域的第一起始点和最大分块位置；步骤
204、
选取各个所述最大分块位置中列坐标的最小值，并将相应的最大分块位置作为所述第一分块区域的第一终止点，并根据所述第一起始点和所述第一终止点，确定第一分块区域；步骤
205、
根据所述第一终止点以及所述校正坐标，确定第二分块区域的第二起始点，重复执行所述步骤
203
，依次确定所述原始畸变图像的各个分块区域；其中，所述第一起始点为所述预设二次拟合曲线系数对应的第一个校正坐标，所述第二起始点为所述校正坐标中所述第一终止点右侧的第一个校正坐标，或者，所述第二起始点为与所述校正坐标中与所述第一终止点列坐标相同的校正坐标
。3.
根据权利要求2所述的基于
FPGA
的相机图像畸变校正方法，其特征在于，所述步骤
203
中，具体包括：选取各组所述预设二次拟合曲线系数对应的第一个校正坐标，记作所述第一分块区域的第一起始点；按照所述校正坐标的顺序，依次计算所述第一起始点之后的各个校正坐标的行坐标与所述第一个校正坐标的行坐标的行差值；当所述行差值大于所述预设
FPGA
本地行缓存容量时，选取前一个校正坐标，记作所述第一分块区域的最大分块位置
。4.
根据权利要求1所述的基于
FPGA
的相机图像畸变校正方法，其特征在于，任一组所述预设二次拟合曲线系数对应于所述校正图像中的一行像素点，所述步骤2，具体包括：步骤
2.1、
根据任一组所述预设二次拟合曲线系数，构建对应的校正坐标计算方程；步骤
2.2、
根据所述校正坐标计算方程以及所述预设
FPGA
本地行缓存容量，通过坐标计算的方式，依次确定各组所述预设二次拟合曲线系数对应的第一分块区域的第一起始点和最大分块位置；
步骤
2.3、
选取各所述最大分块位置中列坐标的最小值，并将相应的最大分块位置作为所述第一分块区域的第一终止点，并根据所述第一起始点和所述第一终止点，确定第一分块区域；步骤
2.4、
根据所述第一终止点以及对应的校正坐标计算方程，确定第二分块区域的第二起始点，重复执行所述步骤
2.2
，依次确定所述原始畸变图像的各个分块区域；其中，所述第一起始点由所述预设二次拟合曲线系数中的常数项系数确定
。5.
根据权利要求4所述的基于
FPGA
的相机图像畸变校正方法，其特征在于，所述步骤
2.2
还包括：对所述第一起始点向...

【专利技术属性】
技术研发人员：代景欢，徐霄，鲁耀杰，任杰，
申请(专利权)人：元橡科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：