【摘要】：在大霧天氣中,大氣中微粒的散射作用會造成獲取的圖像質(zhì)量大幅下降,圖像的細節(jié)被掩蓋嚴重。圖像降質(zhì)會導致識別跟蹤等工作無法展開,對視頻圖像去霧的研究有著十分重要的意義。目前去霧算法仍然主要在PC平臺上實現(xiàn),處理速度受到很大限制�；贔PGA并行度高、體積小、功耗低的特點,本文設計了一套以FPGA為核心的實時視頻去霧系統(tǒng)。本文首先對圖像去霧算法進行了研究,并通過OpenCV庫實現(xiàn)對比了各個算法的增強效果,分析在硬件上的可實現(xiàn)性。選擇CLAHE算法和暗通道先驗算法作為系統(tǒng)算法,對二者進行優(yōu)化以及FPGA上的實現(xiàn)。在以Sparten6系列的FPGA芯片為核心的硬件平臺上,搭建視頻通路完成視頻圖像的采集、DDR緩存以及1080P的VGA輸出顯示,為后續(xù)的圖像處理系統(tǒng)提供了清晰可靠的視頻源。在對算法理論深入理解的基礎上,本文針對設計目標對兩種算法的實現(xiàn)提出了改進:(1)針對CLAHE算法,將每個子塊的剪切比例分別進行自適應設置,提出一種根據(jù)圖像的平均亮度值和對比度值計算剪切參數(shù)的方案。使得算法局部處理效果更好,適應各種不同的場景,提高魯棒性。優(yōu)化直方圖重分配過程,提高了算法效率。改進算法執(zhí)行流程,通過分析用移位及計數(shù)的方式降低計算復雜度。(2)針對暗通道先驗算法,提出一種對透射率進行補償?shù)姆桨?在沒有增加延時和復雜運算的情況下,解決天空等明亮區(qū)域處理效果較差的問題。優(yōu)化對大氣光值的估計,通過直方圖統(tǒng)計的方法避免了原算法中的排序,減少了資源消耗和復雜運算。優(yōu)化透射率的計算方式,降低了系統(tǒng)延時。最后,本文基于FPGA實現(xiàn)了兩種去霧算法,通過理論分析和實驗證明了系統(tǒng)的去霧效果良好。兩種算法在硬件平臺上的處理均滿足實時性要求,可高效處理60幀率1920?1080分辨率的視頻圖像。優(yōu)化實現(xiàn)的增強算法還適合運用在醫(yī)療、航天的領域中,具有一定的實用價值。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TN791

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本文編號：2591567