[发明专利]基于FPGA的全自动平面视频转立体视频系统

说明书

技术领域

本发明涉及平面视频转立体视频的领域，尤其是一种基于FPGA硬件的全自动平面视频转立体视频系统。

背景技术

三维图像和显示是未来信息系统的一种重要表现形式，三维图像和显示层次分明色彩鲜艳，具有很强的视觉冲击力，能给人留下深刻的印象，正因为三维图象具有这些平面图像和视频所不具备的特点，所以在诸如电视、斟察、医疗、传媒、电子游戏等领域具有广阔的应用前景。目前，立体显示正以惊人的速度迅速运用到人们生活中的各个领域。

我们将利用计算机视觉等技术把平面媒体资源转化为包含三维信息的媒体资源的这一过程，称为平面转立体技术。平面视频转立体视频技术能够实现大规模的立体视频片源制作，摆脱立体显示片源不足的困境。能够满足各个行业对立体视频的需求，加速立体视频市场推广的速度。

目前的视频转化产品均采用计算机软件实现。在处理大数据量的视频时，处理速度慢，要达到实时性很困难。利用专用的硬件来处理图像就有可能加快处理速度。近年来，可编程逻辑的发展非常快，尤其是容量大、速度快的FPGA芯片，使用FPGA可以充分利用硬件上的并行性，改善图像处理的速度，使对大数据量的图像处理达到实时性，可以在无人工参与、无计算机的情况下实现自动转化。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于FPGA的全自动平面视频转立体视频系统，充分利用FPGA芯片容量大、速度快的优点进行平面视频转立体视频。

按照本发明提供的技术方案，所述基于FPGA的全自动平面视频转立体视频系统包括以下部分：

输入模块，对输入的平面模拟视频信号进行模数转化，生成可计算的平面数字视频信号；

采样模块，对平面数字视频信号的每一帧进行降采样，然后把采样点RGB信息转化为亮度信息，利用乒乓存储的机制存储在存储模块中；

计算模块，根据存储模块中所存储的采样图像信息和当前的图像信息来得到当前图像的深度信息，从而获得深度图，然后从深度图和平面图利用DIBR算法得到八个不同视角的图像，最后按照显示器规格把八个视角图像融合形成一张立体图像；

输出模块，对生成的立体图像进行数模转化输出给立体显示器的模拟信号端口或者不经过模数转化而使用DVI接口输出给立体显示器的数字端口；

存储模块，包括两个功能：使用乒乓存储机制来存储采样模块采样得到的图像，并提供给计算模块进行计算；为输出模块提供输出的缓存；

控制模块，负责判断一帧的开始和结束，判断一帧图像数据哪些部分是有效像素数据，在有效像素数据内对每个像素点进行计数，在每一个有效像素数据到达时，控制模块要给出这个像素点处于当前帧图像的第几行、第几列的信息；

所述输入模块的输出连接采样模块，采样模块的输出连接计算模块和存储模块，计算模块的输出连接存储模块，存储模块的输出分别连接计算模块和输出模块，所述控制模块分别与输入模块、采样模块、计算模块、输出模块连接，输出控制信号给所述输入模块、采样模块、计算模块、输出模块。

所述计算模块得到深度图的方法如下：

计算模块从存储模块中获得前一帧的采样图像，并且与当前帧的采样点的数据做差，统计出做差的结果大于阈值T的像素点的亮度的平均值，根据此平均值得到前景运动物体的亮度范围T±D，D是预估的标准差，由此区分出前景物体和背景，最后得到深度图。

所述采样模块把采样点RGB信息转化为亮度信息的过程中使用移位相加的方法代替浮点乘法，并且采用流水运算的方法，使计算在一个像素周期内完成。

所述存储模块对于数据的存储都使用乒乓读写机制，即对每一个存储数据都采用两个存储器；在读写周期内，一个存储器读取数据，另一个存储器写入数据；每过一个周期，两个存储器的“读”、“写”进行交换。

本发明的优点是：本发明基于FPGA的硬件系统具有体积小、易便携、全自动和不需要计算机参与的优点。

附图说明

图1是本发明系统结构框图。

图2是RGB分量转化为亮度信号的流水线实现图。

图3是采用乒乓读写机制存储采样信号的工作时序图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明所述系统全自动对平面视频进行立体的转化，如图1所示，主要包括输入模块、采样模块，计算模块、存储模块和输出模块构成。