基于FPGA的无挡片红外图像去噪及增强处理研究

发布时间：2020-05-20 19:30

【摘要】：红外图像是一种能反映出环境中红外辐射能量信息的特殊图像,其包含着可见光图像所没有的特殊信息,在军事和民用方面有独特的价值。红外成像系统就是一种可以获得红外图像的电子产品,通过红外成像系统,人们可以方便地对红外图像进行观察、分析和应用。随着红外成像系统在更多的行业中被应用,市场对红外成像系统的要求也越来越高。现有的红外成像系统都具有一种挡片结构,会在成像过程中间歇性打下挡片导致红外成像中止,无法实现无间断地实时成像,限制了红外成像系统在实际应用中的表现。基于这一问题,本文设计了一种新型的无挡片红外系统。本文首先分析了红外成像的流程,归纳了红外数字图像的特点,对传统的挡片系统作用进行分析。取消挡片结构会对红外图像的成像质量产生影响,针对这一情况,在普通非均匀性校正的基础上,文章提出了一种预存本底信息的两点校正方法,实现了无挡片的非均匀性校正。针对图像噪声,在多种去噪方式中使用中值滤波的方式滤除红外图像的噪声,并提出了一种快速中值滤波算法,方便其在红外成像系统中实现。针对红外图像细节不清晰,使用了图像分层的思路,根据双边滤波的思路,本文提出了一种快速双边滤波的方法,可以实现图像的背景层和细节层分离。由于红外图像的灰度级集中,对背景层的图像使用双平台直方图的处理方式,调整图像的灰度分布。最后对处理后的背景层图像和细节层图像进行融合和压缩处理,实现无挡片红外图像的视觉效果提升。在无挡片的算法基础上,设计了新型的无挡片红外成像系统硬件结构,确定了以FPGA为红外成像系统的核心处理平台,分析了系统的硬件模块和实现功能,并为了实现新型的无挡片成像功能设计新的模块,对其中的芯片进行选型。以此为基础设计了无挡片红外系统的原理图和绘PCB版图,对具体的布局布线规则进行了总结。得到了可以稳定工作的红外成像系统硬件。最后结合FPGA内部特点,以红外图像算法为基础,用模块化的思路设计了FPGA内部程序,将算法模块结合入红外成像系统硬件中,得到了可以实时无间断输出高质量红外图像的完整红外成像系统。
【图文】：

红外成像系统,成像过程

第一章绪论在 2012 年，浙江大立科技和北方广微相继公布其研发出的非制冷焦平面红外探测器，均有多种像元距离及面阵大小，体现了国内非制冷红外探测器技术的飞速发展。1.3 红外成像系统由于红外成像的本身特征，将探测器接收到的红外热辐射信息转化为灰度图像，，还需要完整的红外成像系统。该系统通过光电转换、数模转换、数字信号处理等过程，最后得到可视的图像，该过程如图 1-1 所示。

机芯,实物

图 1-2 Plug612 机芯实物图表 1-1 Plug612 机芯部分技术参数号 Plug612类型非制冷红外焦平面640 512寸 12μm 40mk/f1.0/25℃压 DC：4~6V1.8W44.5mm 44.5mm 37.2mm90g途径提升红外成像系统的最终图像质量和水平，就目前情况来说，进一步提升度大，因此该方法并非最佳选择；二算法，结合数字信号处理方法，对图像做
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TN21;TN791

【参考文献】