基于FPGA的安防監(jiān)控圖像視覺動(dòng)態(tài)范圍展寬的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,人們對(duì)社會(huì)公共安全的關(guān)注也隨之提高,高清實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)和研究也因此成了非常熱門的領(lǐng)域。近年來,隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展,FPGA在越來越多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,尤其是在視頻處理系統(tǒng),FPGA對(duì)新理論的實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)起到了相當(dāng)重要的作用。
　　本文根據(jù)在高清實(shí)時(shí)安防監(jiān)控中經(jīng)常遇到的一類問題,即監(jiān)控場(chǎng)景本身數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍較寬但視覺動(dòng)態(tài)范圍不足的情況展開了分析研究并提出了解決方案。本系

2、統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要是在兩個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)監(jiān)控圖像進(jìn)行處理,第一個(gè)環(huán)節(jié)是監(jiān)控視頻圖像的獲取環(huán)節(jié),在本環(huán)節(jié)的信息處理FPGA芯片上應(yīng)用符合人眼視覺特性的log映射,以此獲取高動(dòng)態(tài)范圍的監(jiān)控場(chǎng)景;第二個(gè)環(huán)節(jié)是在圖像預(yù)處理環(huán)節(jié),采用半色調(diào)直方圖均衡算法對(duì)監(jiān)控圖像進(jìn)行視覺動(dòng)態(tài)范圍展寬,然后根據(jù)該算法對(duì)暗區(qū)域引入的增強(qiáng)噪聲運(yùn)用改進(jìn)的中值濾波方法進(jìn)行濾除。通過軟件的仿真,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠很好的提高監(jiān)控畫面的視覺動(dòng)態(tài)范圍,有效的體現(xiàn)監(jiān)控畫面細(xì)節(jié)信息,很好的滿足監(jiān)控要

3、求。
　　本高清實(shí)時(shí)安防監(jiān)控系統(tǒng)是基于FPGA硬件實(shí)現(xiàn)的,FPGA是基于物理上的并行結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)算和處理,這是PC機(jī)和DSP在面對(duì)高速的巨大數(shù)據(jù)量處理方面所遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上的。本系統(tǒng)主要包括log色階映射模塊、半色調(diào)直方圖模塊和中值濾波模塊,各模塊均是由硬件編程語言verilog來實(shí)現(xiàn)的,本文詳細(xì)介紹了各模塊的硬件實(shí)現(xiàn)方法并在LATTICE開發(fā)平臺(tái)Diamond上進(jìn)行了仿真及綜合。經(jīng)綜合、布局布線后,從仿真結(jié)果來看,芯片的各項(xiàng)指標(biāo)均能很好