运动图像去模糊技术研究

发布时间：2022-07-11 18:24

　　随着科学技术发展,集成电路工艺的不断进步,为在前端实现实时图像复原提供了硬件支持。运动图像模糊是指相机和被拍物体,两者进行连续性相对运动,导致最后采集到的图像模糊,对其使用存在一定影响。运动图像去模糊就是建立一定数学模型,将模糊图像清晰化。考虑到实际应用场境中待处理图像的大部分模糊信息未知,故采用盲去模糊。盲去模糊难点在于建模复杂且求解不唯一。故构建实时运动图像盲去模糊系统,实现图像去模糊,具有一定的现实意义。本文主要针对在硬件中实现运动图像去模糊系统问题进行研究,主要工作包括以下四个方面:（1）分析在空域和在频域运动模糊图像处理的性能差异。一般情况下,在空域中处理运动模糊图像,计算量大且复杂度高,而在频域中处理运动模糊图像,计算量小且灵活度高。故结合运动模糊图像及去模糊算法特点,分析运动图像去模糊频域处理方式。本文设计了一种基2-DIT-FFT的频域转换硬件算法,以解决一般频域转换过多占用资源、转换时间长、可移植性差等问题。其主要模块包括:输入数据预处理、原位计算、存储模块、蝶形运算模块、溢出检测、截位等。该硬件算法与基于FFT IP核的频域转换算法相比,降低了硬件资源占用率,提高了... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 前言
    1.1 课题研究目的及意义
    1.2 课题的研究背景及发展现状
        1.2.1 图像去模糊技术研究背景及发展现状
        1.2.2 非盲去模糊方法研究背景及发展现状
        1.2.3 盲去模糊方法研究背景及发展现状
        1.2.4 图像处理系统研究背景及发展现状
        1.2.5 图像频域转换算法研究背景及发展现状
    1.3 本文主要内容与结构安排
    1.4 本章小结
第二章 运动图像去模糊算法理论
    2.1 运动图像去模糊基本理论
        2.1.1 常见模糊类型
        2.1.2 图像退化模型
        2.1.3 图像先验知识
    2.2 图像复原质量评价指标
        2.2.1 峰值信噪比(PSNR)
        2.2.2 结构相似性(SSIM)
        2.2.3 视觉信息保真度(VIF)
    2.3 图像复原经典算法
        2.3.1 逆滤波复原
        2.3.2 维纳滤波复原
        2.3.3 约束最小二乘法复原
        2.3.4 Rischardson-Lucy滤波复原
        2.3.5 四种经典图像复原的实验结果及分析
    2.4 本章小结
第三章 基于频谱特性的模糊核估计
    3.1 傅里叶变换理论及基本应用
    3.2 运动模糊图像频域特征分析
    3.3 运动图像倒谱分析
    3.4 基于倒谱特性的模糊核估计
        3.4.1 Canny算子选择
        3.4.2 算法具体实现
        3.4.3 算法实验结果及分析
    3.5 本章小结
第四章 基于FPGA的模糊图像频域优化设计
    4.1 FFT常用算法介绍
        4.1.1 基2-时域抽取算法
        4.1.2 基2-频域抽取算法
    4.2 FFT通用结构介绍
        4.2.1 顺序结构
        4.2.2 并行结构
        4.2.3 流水线结构
        4.2.4 阵列结构
    4.3 一维FFT结构优化设计
        4.3.1 RAM存储模块
        4.3.2 ROM存储模块
        4.3.3 蝶形运算单元模块
        4.3.4 时序控制模块
    4.4 二维FFT结构优化设计
    4.5 仿真测试结果
        4.5.1 一维FFT仿真测试结果
        4.5.2 二维FFT仿真测试结果
    4.6 本章小结
第五章 运动图像去模糊系统实现
    5.1 系统框架
        5.1.1 系统组成
        5.1.2 系统流程
    5.2 系统硬件平台构建
        5.2.1 DE1-SoC开发板介绍
        5.2.2 组建HPS硬件系统
    5.3 系统软件设计
        5.3.1 Quartus Ⅱ介绍
        5.3.2 So C-EDS设计工具
        5.3.3 图像盲去模糊算法设计
        5.3.4 基于QT的图像用户界面软件设计
    5.4 系统测试与分析
        5.4.1 实验环境搭建
        5.4.2 实验结果与分析
    5.5 本章小结
第六章 总结和展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
附录A 实物图
附录B 攻读学位期间发表的学术成果
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于交替乘子法的图像去模糊技术研究[J]. 陈小莉.  电子设计工程. 2019(05)
[2]空间变化PSF非盲去卷积图像复原法综述[J]. 郝建坤,黄玮,刘军,何阳.  中国光学. 2016(01)
[3]基于BP神经网络的图像局部模糊测量[J]. 黄善春,方贤勇,周健,沈峰.  中国图象图形学报. 2015(01)
[4]基于倒谱特性的运动模糊图像PSF参数估计[J]. 王秋云.  自动化与仪器仪表. 2014(12)
[5]基于FPGA的二维FFT处理器的研究与设计[J]. 杨军,于艳艳,陈成,黄倩,赵征鹏.  云南大学学报(自然科学版). 2013(06)
[6]方向微分分块统计的运动模糊方向鉴别[J]. 李均利,储诚曦.  中国图象图形学报. 2013(07)
[7]实拍运动模糊图像的退化参数估计与复原[J]. 郭红伟,付波,田益民,李娟.  激光与红外. 2013(05)
[8]基于Qt的串口通信应用研究与实现[J]. 严贤,韩秀玲.  微计算机信息. 2012(08)
[9]高分辨图像二维FFT正/反变换实时处理方法及硬件实现[J]. 温博,张启衡,张建林.  计算机应用研究. 2011(11)
[10]逆滤波法在图像复原中的应用[J]. 吴雪垠,吴谨,张鹤.  信息技术. 2011(10)

硕士论文
[1]图像去模糊系统研究[D]. 庄宇.南京林业大学 2018
[2]多帧图像复原算法研究[D]. 李警.西安电子科技大学 2015
[3]基于FPGA的实时图像处理系统设计与研究[D]. 张中义.南京理工大学 2015
[4]基于FPGA的实时图像频域处理[D]. 于洪松.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[5]运动模糊图像复原算法研究[D]. 王鹏飞.重庆大学 2013
[6]基于FPGA的可重构SHA安全芯片设计[D]. 邓朋法.大连海事大学 2011
[7]单幅图像运动模糊参数判定与去模糊研究[D]. 卢在盛.广西大学 2011
[8]基于Qt的嵌入式Linux系统GUI的研究与实现[D]. 范朋.北京邮电大学 2011



本文编号：3658654