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(多图) 基于FPGA的系统通过合成两条视频流来提供3D视频

Witold Kaczurba?? ADI?? 2014年08月12日 ?? 收藏0
简介

视频系统,目前已经深入消费应用的各个方面,在汽车、机器人和工业领域日益普遍。其在非消费应用中的增长主要源于HDMI标准以及更快、更高效的DSP和FPGA的出现。

本文将概要讨论利用模拟或HDMI摄像机实现立体视觉(3D视频)的各种要求。文章将描述一个基于FPGA的系统,它将两个视频流结合成一个3D视频流,通过HDMI 1.4发射器进行传输,同时还要介绍一个基于DSP的系统,与通常需从两台摄像机接收数据相比,该系统可以节省DMA带宽。另外,本文还将描述一种方法,该方法可以实现一种并排格式,可供3D摄像机或要求3D视频的系统使用。

概述

立体视觉要求使用两台摄像机,二者相距大约5.5厘米,这是人类双眼之间的典型间距,如图1所示。

图1 支架上的两台摄像机(已针对立体视觉对齐)
图1 支架上的两台摄像机(已针对立体视觉对齐)

图2所示高级功能框图使用了采用相同视频标准的两台同步摄像机、两个视频解码器和一个FPGA。为了确保完全一致的帧速率,摄像机必须行锁定到共同的参考时序。如果没有同步,不使用外部存储器,就不可能将输出组合起来并存储为完整的视频帧。

图2 高级功能框图
图2 高级功能框图

图3显示两个行锁定视频流被合并成一个立体图像。图4显示,如果不将整个视频帧保存在外部存储器中,则异步视频流无法合并。

图3 合并两个同步视频流
图3 合并两个同步视频流

图4 如果不使用外部存储器,则无法合并异步视频流
图4 如果不使用外部存储器,则无法合并异步视频流

然后,两台同步摄像机的输出由视频解码器(如 ADV7181D、ADV7182 或 ADV7186 用于模拟摄像机)进行数字化处;也可由 HDMI receivers (如 ADV7610或ADV7611 ,用于数字摄像机)进行数字化处理。

视频解码器和HDMI接收器都采用内部锁相环(PLL)在其输出总线上产生时钟和像素数据。这意味着,在数字化模拟视频,或者接收HDMI流时,将为两台摄像机产生两个独立的时钟域。另外,两个视频流可能存在对齐误差。这些时序差异和对齐误差必须在后端器件(如FPGA)中进行补偿,先将数据带至共同的时钟域,然后再将两个视频图像结合成单个立体视频帧。然后,通过一个支持3D的HDMI 1.4HDMI接收器(如 ADV7511 或 ADV7513—也可以将其提供给DSP(如 ADSP-BF609 Blackfin 处理器)—以便进一步处理。

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时钟? 视频解码? HDMI? 3D视频?

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