基于FPGA的红外视频采集与图像处理算法的研究与实现

发布时间：2023-04-26 05:07

　　近年来,红外成像系统在军事、航空航天、通信及医学等领域得到了广泛的应用。但受红外探测器件本身及环境的影响,红外图像存在噪声大、对比度不高等问题。基于软件的图像处理系统已无法满足过高的实时性要求。因此,开展实时性好的基于可编程逻辑门阵列(FPGA)的红外视频采集与图像处理算法的研究与实现具有重要意义。本文主要的研究内容如下:首先介绍了红外成像系统的成像原理以及红外图像的特点,介绍了几种图像预处理算法。包括:改进的脉冲滤波算法、改进的中值滤波算法、伽马变换和直方图均衡化的组合算法以及改进的伪彩色变换算法。针对以上不同算法进行了仿真研究,为后续基于FPGA实现相关的算法提供了理论基础。其次搭建了基于FPGA的红外成像系统。介绍了系统的组成。基于FPGA完成了红外图像采集、视频解码、数据缓存及显示等模块的设计与实现,并采用基于单片SDRAM不同BANK之间的乒乓操作缓存机制,以实现系统视频数据的连续传输。随后基于FPGA实现了伪彩色变换算法,包括密度分层法、线性变换法及改进的线性变换法。同时研究了红外成像系统的测温原理,并完成测温模块以及时间显示模块的设计与实现。最后基于FPGA实现了前期提出...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 红外成像系统的发展和现状
        1.2.1 国外发展现状
        1.2.2 国内发展现状
    1.3 基于FPGA的图像处理技术的发展现状
        1.3.1 国外发展现状
        1.3.2 国内发展现状
    1.4 论文结构和主要研究内容
第2章 红外图像特点及算法研究
    2.1 引言
    2.2 红外成像原理及其特点
    2.3 红外图像处理算法
        2.3.1 脉冲滤波及改进算法
        2.3.2 中值滤波及改进算法
        2.3.3 伽马变换与直方图均衡化的组合算法
        2.3.4 伪彩色变换算法
    2.4 本章小结
第3章 红外成像系统的设计与搭建
    3.1 引言
    3.2 系统总体方案设计
    3.3 红外热成像机芯
    3.4 红外图像采集模块设计
        3.4.1 视频解码芯片ADV7180 简介
        3.4.2 ADV7180 视频解码芯片配置
        3.4.3 ITU视频解码模块
    3.5 数据缓存模块
        3.5.1 FPGA跨时钟域处理
        3.5.2 SDRAM功能简介
        3.5.3 SDRAM控制器的实现
        3.5.4 单片SDRAM不同BANK实现乒乓操作
    3.6 显示控制模块
    3.7 系统实验结果
    3.8 本章小结
第4章 基于FPGA伪彩色变换算法的设计与实现
    4.1 引言
    4.2 基于FPGA伪彩色变换的设计与实现
        4.2.1 密度分层法的FPGA设计与实现
        4.2.2 线性变换法的FPGA设计与实现
    4.3 红外图像测温原理
    4.4 基于FPGA的红外测温功能的实现
        4.4.1 系统测温功能简介
        4.4.2 温度显示模块设计
        4.4.3 图像采集时间显示模块
    4.5 系统实验结果
    4.6 本章小结
第5章 基于FPGA的图像处理算法的设计与实现
    5.1 引言
    5.2 改进的脉冲滤波算法
        5.2.1 改进的脉冲滤波算法的设计
        5.2.2 算法验证及结果分析
    5.3 改进的快速中值滤波算法
        5.3.1 改进中值滤波算法的FPGA实现
        5.3.2 算法及结果验证
    5.4 伽马变换与直方图均衡的组合算法
        5.4.1 组合算法的设计
        5.4.2 算法的验证及结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3801804