李 琼 曾延安

(1. 武汉职业技术学院电子信息工程学院 湖北武汉 430074; 2. 华中科技大学光学与电子信息学院 湖北武汉 430074)

0 引言

全景相机可以同时获得其周围所有方向的图像信息，在全景显示、机器视觉领域有着重要的应用。但是传统的全景相机需要复杂的光学系统，成本高且难以小型化；或者在图像采集完成后需要后期软件进行图像拼接，极大影响了系统的实时性。

本文设计了一种基于FPGA的双鱼眼镜头全景图像采集系统，结构简单、成本低廉，并利用FPGA的并行处理能力完成了图像的实时拼接，极大方便了后续的图像处理和使用。通过USB3.0接口，本系统也可以很方便地与其他设备相连，实现图像的高效传输，从而方便与各种机器人设备相连，为机器人导航提供高速、高质量的全景图像输入。

1 系统总体设计

使用双鱼眼镜头拍摄全景图像，需要两个镜头背靠背放置，且每个镜头的可视角度大于180度，本文使用可视角为200°的鱼眼镜头。设备结构如图1所示。

a) 主视图b) 侧视图

图1设备结构图

为了避免两个CMOS图像传感器的信号相互干扰，也为了方便以后更换传感器型号，两个CMOS图像传感器分别设计在两个独立的子板上，而主板上则放置FPGA、DDR、USB芯片等主要器件，子板与主板通过软排线相连。

为了实现双通道图像的同步采集和图像实时拼接，以现场可编程逻辑阵列(FPGA)为主控和处理器件，系统的总体设计框图如图2所示。

图2 系统总体设计框图

两个CMOS图像传感器的输入分辨率均为2 304×1 728，拼接处理后的输出图像分辨率目前支持1 920×960和2 560×1 280两种。……