基于TMS320C6713B的實時數(shù)字視頻消旋系統(tǒng)設計

摘要：針對探測器姿態(tài)變化造成的視頻圖像旋轉，提出一種基于TMS320C6713B的實時數(shù)字視頻消旋系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用TMS320C6713B計算圖像旋轉后各點的位置，再利用FPGA進行地址映射，得到圖像旋轉后各點對應的灰度值。實驗證明該系統(tǒng)能夠實時消除視頻圖像的旋轉，且消旋后的圖像清晰穩(wěn)定，滿足實際應用要求。
關鍵詞：TMS320C6713B；圖像旋轉；仿射變換；APAl50

在機載電視紅外攝像與瞄準過程中，由于電視紅外攝像框架的橫滾運動而引起光學系統(tǒng)和成像器件相對載機運動，從而造成圖像的旋轉；在許多光學瞄準器、紅外吊艙系統(tǒng)以及測量定標系統(tǒng)中，為了消除由于探測器的姿態(tài)變化而引起的圖像旋轉，時常要對光學探測器所獲取的目標圖像進行實時反旋轉變換，恢復圖像的穩(wěn)定狀態(tài)，以便準確地對目標圖像進行自動識別和跟蹤?？紤]到實時性，目前文獻基本上都是以FPGA為核心設計的，這里提出一種基于TMS320C6713B的實時數(shù)字視頻消旋系統(tǒng)，將仿射變換計算方法進行優(yōu)化應用到系統(tǒng)中，有效地消除了視頻圖像的旋轉運動，達到了穩(wěn)定圖像的目的。

1 系統(tǒng)算法設計
對圖像進行消旋，實際上是根據(jù)已知圖像的旋轉角度，將該圖像按照同樣的角度進行反旋轉，從而達到消除圖像旋轉影響的目的。因此，圖像消旋算法的本質是圖像的旋轉計算，即由原圖像旋轉一個角度得到目標圖像。
結合實際應用，假設載體的運動導致連續(xù)兩幀圖像間存在的全局運動表現(xiàn)為平移和繞光軸的旋轉，也即連續(xù)兩幀圖像間可以用線性變換來表征。因此，采用仿射變換來建立圖像運動模型。
若(X1，Y1)，(X2，Y2)分別是參考幀與當前幀圖像中相互對應的配準點，則它們之間的運動表達式

式中，θ是配準點之間的旋轉角△X，△Y分別為配準點在橫向和縱向上的偏移。
對式(1)進行優(yōu)化，假設輸出圖像中水平相鄰2個像素點(x，y)和(x+1，y)，則經(jīng)仿射變換后在輸入圖像中有對應的2點(u1，v1)和(u2，v2)。不難推導，有如下關系式成立：

同理假設輸出圖像中垂直相鄰2個像素點(x，y)和(x，y+1)，則經(jīng)仿射變換之后在輸入圖像中有對應的2點(u1，v1)和(u3，v3)，有如下關系式成立：

從式(2)和式(3)中可以看出，輸出圖像中經(jīng)變換后的兩點坐標差與輸入源圖像中相鄰兩點位置無關。也就是說。只要計算一次仿射變換就可以采用增量法來求出仿射變換后的所有點的精確位置。因此，圖像的第一個點要用到完整的仿射變換公式

進行計算，后面的點只計算兩個浮點加法就可以獲得一個仿射變換點的精確位置。獲得精確的位置后，利用最鄰近像素法計算圖像灰度，只需要對計算后的坐標位置四舍五入得到整數(shù)坐標值，利用該坐標來獲取相應點的灰度值即可。