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）ａｎｄｇｒａｄｕａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｓｙｓｔｅｍｂｅｃｏｍｅｓｗｉｄｅｒｌｏｗ－ｃｏｎｔｒａｓｔ,ｂｌｕｒ,ｂａｄｖｉｓｉｏｎｅｆｆｅｃｔａｎｄｗｉｄｅｒ．Ａｉｍｉｎｇａｔｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｈｉｇｈ—ｎｏｉｓｅ,ａｎｄｐｏｏｒｒｅｓｏｌｖｉｎｇｐｏｗｅｒｉｎｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅａｔａｎｄｐｒｅｓｅｎｔ,ｔｈｅｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｎｄｆｉｎｉｓｈｅｓｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｉｍａｇｅｂａｓｅｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｏｎＦＰＧＡｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｉｍａｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｔｉｃｓ,ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ丽ｍｗｉｌｌｅｘｉｓｔｅｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ．Ｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｉｓｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ,ｂｕｔａｌｓｏｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｈａｓｂｅｅｎｅｎｈａｎｃｅｄＦｉｒｓｔｌｙ,ｉｔａｎｄｇｅｔｓｇｏｏｄｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｂｅｆｏｃｕｓｏｎｔｈｅｆｏｌｌｏｗｓ：ｄｉｓｃｕｓｓｅｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅａｎｄｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｅａｎｄｔｏｂｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｓｏｍｅａｓｐｅｃｔｓｔｈａｔｎｅｅｄｇｉｖｉｎｇｉｎｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅ,ａｆｔｅｒｏｕｔｔｈｅｃａｕｓｅａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅ．ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｈａｓｂｅｅｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｎｏｎ—ｌｉｎｅａｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ,ｔｈｅｎｏｉｓｅｉｎｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｈａｓｂｅｅｎａｎａｌｙｚｅｄｈａｓｂｅｅｎｅｌｉｍｉｎａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇａｎｄｌｏｗｆｒ