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　　摘要：本文提出并实现了一种基于FPGA的全景视频处理系统设计方案。该系统采用Xilinx Spartan-6 FPGA全硬件单片方式实现，包括5个摄像头的图像采集、图像预处理、图像校正、全景拼接、视频压缩、以太网传输、HDMI显示等模块，达到了360度全景视频高质量、高分辨率、实时性的要求。

　　概述

　　现在的全景视频拼接方案层出不穷，但是基本都是通过软件处理的方式，这种方式的缺点是分辨率较低、处理速度很慢，很难达到实时的效果。为了提高视频系统的分辨率和处理速度，满足用户更高的需求，本文提出并设计了一种基于FPGA的全硬件处理方式，实现了高分辨率、高质量、实时360度全景视频系统，查新表明该成果不仅在国内是空白，在国际上其性能指标也具有领先地位。该系统在军事、高端警卫防范、新一代视频远程网络会议等地方具有广泛的应用前景。

　　表1是该系统的性能特点，具体包括分辨率、帧率等关键指标。　　

 

　　全景视频实时系统结构

　　FPGA全硬件全景视频实时系统结构如图1所示。系统视频数据采集端是5个Macron高分辨率CMOS图像传感器水平放置，其位置是经过精确预校准的。同时配备高质量的大视角光学镜头对视频进行同步高速采集，并将采集好的视频送入图像预处理部分。图像预处理主要进行色彩生成、色彩校正等图像处理，以生成正常的彩色视频流供后续操作。图像校正对由于采用大视角镜头而产生的镜头失真及镜头位置分布产生的视差失真等问题进行实时校正处理。全景拼接主要完成柱面投影模型匹配、图像拼接、边界处理等实时操作以生成完美的全景视频流。本视频压缩模块采用的是标准的JPEG标准进行压缩。为应对超大尺寸全景视频的实时压缩，加速压缩进程，本压缩模块采用一种定制的双核并行压缩方式。该双核并行压缩方式既加快了压缩进程，又解决了超大尺寸图像压缩时需要超大缓冲资源的问题。同时，本压缩模块的视频压缩比是可接受远程后端部分的以太网调整控制的。　　

 

　　UDP部分采用硬件实现UDP协议，提高数据传输的速度，同时提供了人机交互平台。HDMI显示部分完成了视频显示控制处理。PCIE采集卡连接PC端的PCIE接口，接收以太网发送过来的压缩视频数据。PC端再通过软件图形设计实现实时显示全景视频、局部放大缩小、控制FPGA模块处理等功能窗口。