基于FPGA的视频图像去雪研究
发布时间:2017-03-25 06:12
本文关键词:基于FPGA的视频图像去雪研究,,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:近几年,伴随着图像处理技术和集成电路的快速发展,监控行业蓬勃发展,促进了安防事业的进展,给城市带来了更好的保护。视频监控系统慢慢地从室内向室外转移,但是在室外的视频系统比较受天气的影响。现有的大部分视频系统设计都是在以良好的天气为前提的,一旦把这些系统应用到户外,在恶劣天气的情况下,如雨、雾、雪等,就会或多或少地影响到监控视频的质量。本文针对雪天场景,设计了基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的视频图像去雪系统。首先根据雪花的物理特性对视频图像去雪的相关算法进行分析和比较,选择可以用于FPGA实现的算法进行设计。再在硬件平台上,对硬件平台进行分析和搭建,熟悉芯片的工作要求。然后利用Verilog HDL(Hardware Description Language)语言对系统中所需要的模块进行设计,并利用Modelsim软件对所编写的模块进行仿真,仿真符合要求之后,最后利用Quartus II软件对整个系统进行综合和布局布线,下板调试,得到结果。本文是基于FPGA进行设计的,主要是利用FPGA的流水线技术和强大的并行计算能力。本文中先利用图像增强和中值滤波对视频图像进行预处理操作,对图像进行去噪和对比度拉伸,使图像有利于后续的处理。然后把帧间差分法和背景差分法运用到视频图像去雪中,分别对这两种方法进行设计、仿真和实现。基于帧间差分法的视频图像去雪需要较大的FPGA存储资源,不然就会出现漏帧的现象;基于背景差分法的视频图像去雪不需要太多的FPGA存储资源,只需要存储背景帧图像即可。实验表明,视频去雪系统能够实时检测出雪花,并将雪花去除,达到设计所要的目的。
【关键词】:视频处理 FPGA 背景差分 雪花去除
【学位授予单位】:长春理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP391.41
【目录】:
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-10
- 第1章 绪论10-14
- 1.1 研究背景及意义10-11
- 1.2 国内外研究现状11-12
- 1.3 论文研究的内容12-14
- 第2章 视频图像处理技术14-27
- 2.1 概述14-16
- 2.1.1 视频标准14-15
- 2.1.2 图像类型15-16
- 2.2 图像预处理技术16-19
- 2.2.1 图像增强技术17
- 2.2.2 图像去噪技术17-19
- 2.3 提取视频背景的方法19-21
- 2.3.1 均值法19-20
- 2.3.2 混合高斯构建背景20-21
- 2.4 检测运动目标的方法21-25
- 2.4.1 光流法21-22
- 2.4.2 背景减除法22-24
- 2.4.3 帧间差分法24-25
- 2.4.4 改进后的帧间差分法25
- 2.5 基于K均值聚类方法去雪25-26
- 2.6 本章小节26-27
- 第3章 基于FPGA系统的硬件平台27-37
- 3.1 FPGA器件27-28
- 3.2 视频解码器28-30
- 3.3 SDRAM存储器30-32
- 3.4 SRAM存储器32-35
- 3.5 视频转换器35
- 3.6 VGA显示器35-36
- 3.7 本章小节36-37
- 第4章 基于FPGA系统的实现及仿真37-62
- 4.1 视频图像灰度化37-40
- 4.2 视频图像增强40-43
- 4.3 中值滤波的实现43-46
- 4.4 基于帧间差分法的去雪算法46-53
- 4.4.1 基于FPGA的帧间差分法46-49
- 4.4.2 基于FPGA的对称帧间差分法49-53
- 4.5 基于背景减除法的去雪算法53-60
- 4.5.1 基于FPGA的背景提取54-57
- 4.5.2 基于FPGA的雪花检测57-60
- 4.6 系统实现60
- 4.7 本章小节60-62
- 第5章 总结与展望62-64
- 参考文献64-67
- 致谢67
本文关键词:基于FPGA的视频图像去雪研究,由笔耕文化传播整理发布。
本文编号:266778
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