發(fā)布時(shí)間：2017-05-15 23:03

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著紅外成像技術(shù)的快速發(fā)展,紅外圖像已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)、商業(yè)以及日常生活中。但是由于紅外圖像受到成像系統(tǒng)本身的限制以及周圍環(huán)境的干擾,通常紅外圖像的分辨率和對(duì)比度較低,無法突出圖像的細(xì)節(jié)紋理信息。因此,在對(duì)紅外圖像進(jìn)行分析或讀取前,需要先進(jìn)行紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)的工作,該門技術(shù)也受到越來越廣泛的研究。本文首先對(duì)于紅外圖像的普遍特征進(jìn)行描述,也介紹了關(guān)于圖像增強(qiáng)的基本概念。對(duì)于數(shù)字細(xì)節(jié)增強(qiáng)(DDE)技術(shù),以及經(jīng)典的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法進(jìn)行介紹和研究,在此基礎(chǔ)上提出了一種經(jīng)過優(yōu)化的基于圖像權(quán)重的紅外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)方法。該方法首先通過低通濾波分離圖像的細(xì)節(jié)和背景成分,并將圖像的膨脹濾波和腐蝕濾波的差作為圖像每個(gè)像素點(diǎn)的初步權(quán)重,然后對(duì)圖像的過暗或過亮的像素點(diǎn)的權(quán)重值進(jìn)行進(jìn)一步處理,得到最終的圖像的權(quán)重。最后對(duì)細(xì)節(jié)圖像進(jìn)行基于權(quán)重的直方圖均衡操作,并進(jìn)行冪次變換進(jìn)一步壓縮圖像背景。本文基于MATLAB和C平臺(tái)對(duì)于算法的效果和實(shí)時(shí)性進(jìn)行了軟件仿真。然后將算法用Verilog硬件語言進(jìn)行實(shí)現(xiàn),在Altera的FPGA芯片EP4CE115F29C7上加以實(shí)現(xiàn)。在硬件實(shí)現(xiàn)的過程中,通過對(duì)AD轉(zhuǎn)換芯片的控制以及VGA的接口控制,搭建了一個(gè)完整的圖像處理系統(tǒng)。經(jīng)過硬件仿真與下載測(cè)試,圖像的處理結(jié)果基本與軟件仿真結(jié)果一致,且算法處理效果較好,明顯改善了圖像的對(duì)比度和清晰度。最終的處理圖像在液晶屏幕上穩(wěn)定顯示,且實(shí)時(shí)性較高。
【關(guān)鍵詞】：紅外圖像處理 DDE數(shù)字細(xì)節(jié)增強(qiáng) 圖像權(quán)重 FPGA
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-14
• 1.1 研究背景與目的11
• 1.2 外圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)的研究進(jìn)展11-12
• 1.3 研究方法與內(nèi)容安排12-13
• 1.4 本章小結(jié)13-14
• 2 紅外圖像的處理14-26
• 2.1 紅外圖像介紹14-18
• 2.1.1 紅外成像技術(shù)14-16
• 2.1.2 紅外圖像與可見光圖像16-17
• 2.1.3 紅外圖像處理的研究進(jìn)展17-18
• 2.2 圖像處理基本知識(shí)18-23
• 2.2.1 圖像的基本類型18-19
• 2.2.2 圖像的分辨率、對(duì)比度、亮度及其噪聲19
• 2.2.3 圖像增強(qiáng)簡(jiǎn)介19-20
• 2.2.4 圖像濾波20-21
• 2.2.5 直方圖處理21-23
• 2.3 圖像形態(tài)學(xué)處理23-25
• 2.3.1 二值形態(tài)學(xué)24
• 2.3.2 灰度圖像中的形態(tài)學(xué)運(yùn)算24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 DDE算法仿真26-44
• 3.1 典型的紅外圖像增強(qiáng)算法26-28
• 3.1.1 基于冪函數(shù)的直方圖灰度密度均衡26-27
• 3.1.2 雙向直方圖均衡算法27
• 3.1.3 基于頻率變換方法27-28
• 3.1.4 空間域?yàn)V波提取細(xì)節(jié)方法28
• 3.2 DDE算法的MATLAB仿真28-40
• 3.2.1 算法的流程與結(jié)構(gòu)29-30
• 3.2.2 MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)30-35
• 3.2.3 算法優(yōu)化前后的效果對(duì)比35-36
• 3.2.4 仿真結(jié)果評(píng)價(jià)36-39
• 3.2.5 不同算法的效果對(duì)比39-40
• 3.3 DDE算法的C仿真40-43
• 3.3.1 BMP圖片的讀入與處理41-42
• 3.3.2 C語言的數(shù)字圖像處理42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 4 算法的FPGA實(shí)現(xiàn)44-64
• 4.1 FPGA平臺(tái)介紹44-46
• 4.1.1 FPGA簡(jiǎn)介45
• 4.1.2 FPGA的設(shè)計(jì)流程45-46
• 4.2 算法整體架構(gòu)46-47
• 4.3 圖像處理模塊的設(shè)計(jì)原理47-56
• 4.3.1 濾波操作48-50
• 4.3.2 直方圖均衡50-52
• 4.3.3 整型數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)換52-53
• 4.3.4 冪次變換53-55
• 4.3.5 整幅圖像的均值計(jì)算55
• 4.3.6 利用查表法實(shí)現(xiàn)平方根運(yùn)算55-56
• 4.4 其他子模塊的設(shè)計(jì)原理56-61
• 4.4.1 VGA接口的輸入和輸出控制56-57
• 4.4.2 AD9984A的工作原理57-60
• 4.4.3 圖像分辨率檢測(cè)60-61
• 4.4.4 I2C控制模塊61
• 4.5 設(shè)計(jì)的最終實(shí)現(xiàn)結(jié)果61-63
• 4.5.1 設(shè)計(jì)的RTL級(jí)視圖和資源消耗61-62
• 4.5.2 FPGA下載結(jié)果62-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 5 結(jié)論64-66
• 5.1 研究總結(jié)64
• 5.2 研究展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果69-71
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集71

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