基于大气散射物理模型的红外图像增强算法及FPGA实现

发布时间：2023-06-17 23:55

　　红外热成像技术以其全天候工作、精度高、隐蔽性好、抗干扰能力强等优点被广泛运用于军事领域和民用领域。但由于地表与目标温度高于背景、红外波段辐射各向同性扩散、水汽吸收、大气散射等因素的存在,导致红外图像呈现对比度低、视觉效果模糊的特点。为了去除造成红外图像模糊的各向同性热辐射,突出目标和背景的特异性,本文提出了一种基于大气散射物理模型的红外图像增强算法,并以Xilinx公司的Spartan-6 FPGA芯片为控制核心,设计并实现了一个红外图像增强系统。本文主要工作如下:1.简述几种典型的红外图像增强算法。结合红外图像的成像特点介绍双平台直方图均衡化、反锐化掩模、Retinex等三种红外图像增强算法,在此基础上引入清晰度评价指标、细节增强评价指标、对比度评价指标三种红外图像增强效果的客观评价指标以有效分析红外图像增强效果。2.改进了基于大气散射物理模型的红外图像增强算法。在基于大气散射物理模型进行红外图像增强时,需完成大气光值的估计和透射率的计算。当前采用软抠图法精细化大气透射率的运算量大且耗时较长,FPGA硬件不易实现,本文提出用导向滤波的方法细化粗糙透射率。针对模糊去除后的红外图像亮度偏...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外红外图像增强算法的研究现状
    1.3 本文的主要工作和章节安排
2 红外图像增强的基本算法
    2.1 红外图像的特征分析
    2.2 典型的红外图像增强算法
        2.2.1 双平台直方图均衡化
        2.2.2 反锐化掩模
        2.2.3 Retinex算法
    2.3 红外图像增强效果的评价指标
        2.3.1 清晰度评价指标
        2.3.2 细节增强评价指标
        2.3.3 对比度评价指标
    2.4 本章小节
3 基于大气散射物理模型的红外图像增强算法研究
    3.1 大气散射物理模型
        3.1.1 入射光衰减模型
        3.1.2 大气光成像模型
        3.1.3 图像的退化模型
    3.2 基于散射模型的红外图像增强算法
        3.2.1 伪暗原色先验的基本理论
        3.2.2 大气光值的估计
        3.2.3 透射率的细化及改进
        3.2.4 Gamma校正
    3.3 红外图像增强算法仿真实验
    3.4 本章小节
4 基于大气散射模型的红外图像增强算法的FPGA实现
    4.1 硬件系统平台的设计与实现
        4.1.1 FPGA中央处理器
        4.1.2 I2C配置
        4.1.3 视频数据采集
        4.1.4 视频显示
    4.2 红外图像增强算法的硬件逻辑实现
        4.2.1 时钟控制模块
        4.2.2 滤波窗口生成模块
        4.2.3 伪暗原色模块
        4.2.4 大气光值求取模块
        4.2.5 粗糙透射率求取模块
        4.2.6 导向滤波模块
        4.2.7 Gamma校正模块
    4.3 本章小节
5 红外图像增强系统的实验结果与分析
    5.1 系统的实验平台
    5.2 系统的性能分析
        5.2.1 系统的实时性分析
        5.2.2 FPGA资源使用情况
    5.3 系统的实验结果
    5.4 本章小节
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3834387