全景图像实时展开在FPGA上的实现

　　M4K存储器读地址

　　M4K存储器的读操作完成了全景图像的展开。本系统采用极坐标与直角坐标的对应关系实现全景图像展开。如图6所示，全景图像中的点P(x,y)在矩形图像中对应的点为P’(x’,y’)，则x’,y’与x,y的对应关系应为：



　　其中xΔ为横坐标方向角度步长，yΔ为纵坐标方向上的半径步长，分别由以下参数确定：

　　之前对不同象限图像的翻转存储操作已经简化了M4K中数据的读取，所以只需要0~90°的正余弦查找表，查找表长度为640。在VGA显示器上的第M行第N个像素，其对应像素值在M4K存储器中的地址按如下规则进行计算：

其中sin_table(N)和cos_table(N)为正余弦查找表中第N列对应的正余弦值。

　　VGA控制模块

　　VGA控制模块根据系统时钟生成行同步信号和场同步信号，同时接收前端模块生成的RGB像素信号，并参照VGA显示标准对VGA显示进行控制。本系统采用640×480的显示分辨率，帧速为64.4fps。

　　系统性能

　　本系统每一帧画面分辨率为640×480，像素时钟为27MHz，在不考虑实时显示而只考虑存储的条件下，一秒钟内可存储87.89帧图像。另外，如果忽视人眼观察习惯，一次性展开整幅图像，帧速将降低为原来的四分之一，即21.97fps，展开图像分辨率提高到2560×480。

　　总结

　　本文以Terasic公司的DE2-70开发板为平台，实现了对反射式全景摄像机采集的全景视频流的实时展开，系统结构清晰，具有较高的稳定性和可操作性。系统时钟为27MHz，显示分辨率为640×480，帧速达到64.4fps，达到了实时性的要求。