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随着数字视频技术的快速发展,视频图像拼接技术成为计算机视觉领域重要的研究课题之一。目前,视频图像拼接技术在数字广播、视频监控、虚拟现实和医疗影像等领域得到广泛的应用。由于视频拼接技术要处理大量的图像数据,对处理速度要求高等问题,因此能够研究出一套实时性好、功耗低、体积小的视频拼接系统具有重要的实际意义。本系统采用的是Xilinx公司Zynq-7000系列全面可编程片上系统平台,片内集成了双核ARM Cortex-A9处理器和Xilinx 7系列FPGA,且内部有高速互联结构,采用软硬件协同设计方法,将图像采集、视频拼接、高清显示集合到一个嵌入式系统中。与单一处理器如DSP、ARM、FPGA相比,这种方法既充分利用了 FPGA强大的并行运算能力与丰富的逻辑资源,又结合了 ARM在搭建操作系统与实现复杂算法方面的优点。本文主要工作有:(1)在搭载Zynq芯片的ZedBoard开发板上,构建嵌入式Linux开发环境,包括启动文件的制作,交叉编译环境的搭建,OpenCV和Qt的安装与移植。(2)利用Vivado高层次综合工具(High-Level Synthesis,HLS)设计自定义硬件加速IP核,包括Harris角点检测算法和图像傅里叶变换的倒位序算法。(3)在Zynq芯片的可编程逻辑(Programmable Logic,PL)部分完成硬件工程的搭建,主要包括硬件加速IP核的挂载与配置、视频图像的直接存储器存取(Video Direct Memory Access,VDMA)配置以及 HDMI 高清显示控制。(4)在Zynq芯片的处理器系统(Processing System,PS)部分即ARM内实现系统软件设计,主要包括VDMA IP核和自定义硬件加速IP核的驱动程序设计,以及使用OpenCV函数库和自定义硬件加速IP核实现视频图像采集以及视频拼接功能。本设计采用软硬件协同设计方法完成了基于Zynq实时视频拼接系统,具有开发周期短、实时性好、体积小、界面友好等特点。