红外图像处理算法研究及其FPGA实现.docx

红外图像处理算法研究及其FPGA实现做FPGA方面很好的论文武汉理工大学硕士学位论文红外图像处理算法研究及其FPGA实现姓名：刘恒辉申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：尹勇20081101做FPGA方面很好的论文武汉理工大学硕士学位论文摘要随着焦平面阵列的发展和图像处理技术的不断成熟红外热成像系统的应用越来越广泛针对目前红外图像中噪声较大对比度较低视觉效果不好分辨图像细节能力比较差等缺点以提高红外图像的质量和增强系统处理的实时性为出发点结合已有的红外图像实时处理算法本文设计和完成了基于ＦＰＧＡ的红外热图像实时处理系统通过处理消除了红外图像的非均匀性对红外图像进行了增强取得了良好的效果.主要工作如下：本文首先阐述了红外图像的产生机理分析了红外图像的特点介绍了红外图像与可见光图像的区别讨论了红外图像中需要处理和增强的几个方面；由于红外探测器本身的缺陷图像的产生过程中存在着非均匀性本文采用了非线性的校正方法实现了对红外图像的非均匀性校正；接着对红外图像中存在的噪声进行了分析采用中值滤波的方式去除了红外图像的低频噪声对图像进行了平滑处理并对中值滤波的算法进行了相应的优化减少了计算的复杂度；由于红外探测的数据的灰度值比较集中而且Ａ／Ｄ采样得到的红外数据是１２位的灰度图像本文采用直方图均衡的方式对红外图像的灰度进行了变换增强了红外图像的对比度；红外图像表征的是物体的辐射强度为了直观的从图像上分辨物体的温度采用伪彩色变化的方式对灰度图像进行了增强提高了人眼的分辨力；在完成了软件分析及优化的基础上分析了ＦＰＧＡ进行图像处理的优势针对ＦＰＧＡ的特点采用了模块化结构设计实现了红外图像的非均匀性校正和图像增强充分体现了实时处理的要求；最后分析了系统的硬件需求讨论了核心芯片的选型系统介绍了各个模块电路的原理结构设计要求等完成了ＦＰＧＡ实时图像处理的硬件系统的设计并从布局布线方面对高速电路的设计进行了相应的研究.关键词：红外图像；ＦＰＧＡ；图像处理；算法改进做FPGA方面很好的论文武汉理工大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｍａｔｕｒｉｔｙｏｆｔｈｅｏｆｕｎｃｏｏｌｅｄｆｏｃａｌｐｌａｎｅａｒｒａｙ（ＵＦＰＡ）ａｎｄｇｒａｄｕａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｓｙｓｔｅｍｂｅｃｏｍｅｓｗｉｄｅｒｌｏｗ－ｃｏｎｔｒａｓｔｂｌｕｒｂａｄｖｉｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔａｎｄｗｉｄｅｒ．Ａｉｍｉｎｇａｔｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｈｉｇｈ—ｎｏｉｓｅａｎｄｐｏｏｒｒｅｓｏｌｖｉｎｇｐｏｗｅｒｉｎｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅａｔａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｎｄｆｉｎｉｓｈｅｓｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｉｍａｇｅｂａｓｅｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｏｎＦＰＧＡｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｉｍａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｔｉｃｓｃｏｍｂｉｎｉｎｇ丽ｍｗｉｌｌｅｘｉｓｔｅｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ．ＮｏｔｏｎｌｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｉｓｅｌｉｍｉｎａｔｅｄｂｕｔａｌｓｏｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｈａｓｂｅｅｎｅｎｈａｎｃｅｄＦｉｒｓｔｌｙｉｔａｎｄｇｅｔｓｇｏｏｄｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｂｅｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｆｏｌｌｏｗｓ：ｄｉｓｃｕｓｓｅｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅａｎｄｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｅａｎｄｔｏｂｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｓｏｍｅａｓｐｅｃｔｓｔｈａｔｎｅｅｄｇｉｖｉｎｇｉｎｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅａｆｔｅｒｏｕｔｔｈｅｃａｕｓｅａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅ．ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｈａｓｂｅｅｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｎｏｎ—ｌｉｎｅａｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔｈｅｎｏｉｓｅｉｎｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｈａｓｂｅｅｎａｎａｌｙｚｅｄｈａｓｂｅｅｎｅｌｉｍｉｎａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇａｎｄｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｎｏｉｓｅｍｅｄｉａｎｆｉｌｔｅｒｗｈｉｃｈｍａｋｉｎｇｉｍａｇｅＳｍｏｏｔｈｉｎｇ．ＤｕｅｔｏｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙｏｆｄｅｔｅｃｔｅｄＧｒａｙｖａｌｕｅａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｄａｔａｏｆ１２ｂｉｔ