【摘 要】
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现实场景中的物体存在着极大的动态范围,由于硬件条件的限制多数成像设备无法准确地还原人眼所观察到的场景,只能记录现实场景中局部范围的对比度,无法得到真实的场景信息。
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现实场景中的物体存在着极大的动态范围,由于硬件条件的限制多数成像设备无法准确地还原人眼所观察到的场景,只能记录现实场景中局部范围的对比度,无法得到真实的场景信息。当今对高动态成像的实现主要依靠软件方式并且高动态算法在目前主流处理器架构下时间复杂度较高,无法满足实时高动态合成算法的处理。本文基于Xilinx公司的可提供ARM+FPGA的片上系统平台解决方案的ZYNQ-7000系列异构处理器,利用软硬件协同设计的方法实现高动态范围(HDR)图像合成,并进行硬件加速。具体研究内容如下:(1)对高动态范围合成技术的相关技术进行了研究,分析了 HDR图像合成算法原理,选取基于相机非线性响应曲线的算法进行合成设计,系统目标完成三部分算法:相机响应曲线标定、HDR图像的合成和色调映射算法。(2)完成片上系统的搭建,采用帧缓存流式传输方法实现图像传输,完成VivadoHLS对加速IP核算法并行化的设计,实现了算法硬件优化,利用VDMA进行图像流数据传输,通过加速IP核提高了整个系统的处理速度。(3)以硬件系统为基础,完成了嵌入式开发环境的搭建和OpenCV的移植工作,配置软件程序的运行环境,实现了相机响应曲线标定和色调映射压缩的功能,生成可显示的高动态图像,软硬件结合实现了高动态范围合成图像的合成显示。(4)利用ZYNQ的软硬件协同设计方法成功实现基于ZYNQ的高动态范围图像合成系统,同时进行了质量和处理速度的性能测试。通过对实验结果的分析,满足系统功能的基础下,在处理速度方面本系统有了很大的提升。
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