本技术属于图像采集传输处理领域,提供一种基于FPGA和棱镜的多曝光图像采集与处理系统。采用的技术方案为:该系统由五个核心模块组成:棱镜模块、图像采集模块、FPGA模块、图像传输模块以及上位机模块,棱镜模块使四个摄像头通过不同光路捕捉到不同曝光度的图像,为后续的图像融合和处理提供了丰富的原始数据。FPGA模块负责图像数据的暂存及时钟频率的提供。图像传输模块采用以太网技术,确保图像数据传输过程中的稳定性与实时性。上位机模块不仅能够实时显示采集的图像,还内置了图像融合算法,对多曝光图像进行深度融合和清晰度优化,最终呈现高动态范围、细节丰富的清晰图像。
背景技术
随着数字图像处理技术的快速发展,多曝光图像采集与处理在摄影、医疗影像、工业检测和自动驾驶等领域得到了广泛的应用。传统的单次曝光图像采集通常难以在高动态范围(High Dynamic Range,HDR)场景中捕获到既包含亮部又包含暗部的细节信息。而通过多曝光图像融合技术,可以在不同曝光条件下捕捉同一场景的多幅图像,进而融合生成一幅既保留亮部细节又保留暗部细节的高动态范围图像。这种技术在提高图像质量、提升视觉效果方面具有显著优势。
现有的多曝光图像采集系统通常通过在间隔一定时间内进行多次曝光,或对同一张照片进行多次曝光来获取不同曝光度的多张图像。这种方法在静态场景中能够较好地完成任务,但在动态场景下却存在明显缺陷。由于物体的运动,拍摄出的图像常常出现运动伪影,无法满足图像融合的要求,因此有很大的局限性。
此外,现有的图像采集和处理系统在硬件架构上往往较为复杂,设计成本高,难以满足市场对低成本、集成化的需求。这也限制了多曝光图像采集技术在便携式设备或资源有限的嵌入式系统中的广泛应用。
为解决上述问题,近年来,FPGA(现场可编程门阵列)作为一种高性能、低功耗、并行处理能力强的硬件平台,逐渐成为图像采集与处理领域的热门选择。FPGA不仅可以高效完成多通道数据处理,还可以通过并行传输加速处理图像数据,显著提升系统的实时处理能力。此外,结合光学系统如棱镜结构,可以有效实现多通道、多光路的图像采集,大幅提高图像数据的获取效率。
基于此,本发明提出了一种基于FPGA和棱镜的多曝光图像采集与处理系统,通过巧妙结合FPGA的高效并行处理能力和棱镜的光学特性,构建了一种能够快速采集多曝光图像并实时处理的系统。该系统能够显著提高图像采集和处理的效率,特别适用于要求高动态范围和高清晰度的图像处理应用。
实现思路