基于FPGA的實時圖像處理系統(tǒng)設(shè)計與算法研究.pdf

1、熱探測技術(shù)作為一種發(fā)現(xiàn)和識別目標(biāo)的重要手段在軍民兩用技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，焦平面陣列技術(shù)的發(fā)展極大地提高了系統(tǒng)的性能，研制價格低、體積小、功耗低、性能好的熱成像儀有十分重要的意義。目前由于受到器件性能的限制，必須對焦平面器件固有的非均勻性進(jìn)行校正，才能使實時圖像的質(zhì)量達(dá)到實用標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過非均勻校正后的圖像仍然存在動態(tài)范圍小，可分辨細(xì)節(jié)不明顯的缺點。圖像增強(qiáng)技術(shù)能有效的改善校正后的圖像質(zhì)量，在圖像處理中具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　本文在

2、討論成像原理的基礎(chǔ)上，搭建了成像系統(tǒng)所需要的軟硬件平臺，重點研究了圖像增強(qiáng)算法。主要內(nèi)容為：
　　(1)以FPGA為核心，設(shè)計了一套小型化的實時熱圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于FPGA，包含焦平面的電源偏置、時序驅(qū)動、模數(shù)轉(zhuǎn)換、溫度穩(wěn)定、非均勻性校正、視頻轉(zhuǎn)換等外圍電路。系統(tǒng)采用兩塊SRAM進(jìn)行乒乓操作協(xié)調(diào)前端采集系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)的速率，使整個系統(tǒng)能夠高效運行。對于320×240的焦平面陣列，圖像顯示高達(dá)70幀/秒。
　　(2)在圖

3、像處理模塊中，研究了焦平面陣列的非均勻性以及熱圖像的特點，在FPGA上實現(xiàn)了實時熱圖像兩點非均勻校正算法、灰度圖像線性變換算法以及偽彩色處理算法。在PC上用Matlab仿真了熱圖像直方圖均衡、線性平滑濾波器和非線性平滑濾波器，并且給出了仿真數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示直方圖均衡能有效的提高灰度圖像的動態(tài)范圍、平滑濾波器能有效減弱圖像中的高頻噪聲。此外，本文對傳統(tǒng)的偽彩色算法做了改進(jìn)，采用自適應(yīng)非線性算法，得到的圖像比傳統(tǒng)的算法層次更明顯，色彩更柔和，