实时视频去雾算法的研究及其FPGA实现

发布时间:2021-06-25 17:29
  在大雾天气条件下,户外视觉设备采集到的图像常常存在对比度低,细节信息丢失的现象。为还原图像信息,提高图像的目标可识别度,对采集到的有雾图像及视频进行去雾清晰化处理具有深刻的研究意义。目前大部分去雾处理仍通过PC平台实现,为了满足去雾算法的实时性要求,本文对去雾的相关理论及FPGA硬件平台进行了深入研究,并设计实现了一种基于FPGA平台的实时视频去雾系统。首先,本文对暗原色先验单幅图像去雾算法进行了研究,并针对其对天空区域处理不佳的缺点,提出了自适应容差法以避免天空区域出现颜色失真,同时利用导向滤波细化大气透射率,从而实现快速的去雾处理。在改进的去雾算法基础上,为满足视频去雾算法的实时性和观赏性要求,本文对环境光值及透射率值的求解进行了优化,最终确定了基于软件平台的实时视频去雾算法的流程。其次,在上述算法研究的基础上,本文设计并搭建了基于FPGA平台的实时视频去雾系统。该系统包括实时采集有雾视频的前端可见光CCD摄像机、对PAL制视频信号进行解码的TVP5150芯片、实现视频缓存的片外存储器DDR3、实时处理去雾算法的Xilinx XC6SLX150T FPGA芯片、对去雾后的数据进行编... 

【文章来源】:南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】:77 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 图像去雾的国内外研究现状
        1.2.1 基于非物理模型的去雾算法
        1.2.2 基于大气散射物理模型的去雾算法
    1.3 视频去雾的国内外研究现状
    1.4 课题来源和各章节安排
        1.4.1 课题来源
        1.4.2 各章节安排
2 基于暗原色先验的单幅图像去雾算法
    2.1 基于暗原色先验的去雾算法
        2.1.1 暗原色先验理论
        2.1.2 环境光值的估计
        2.1.3 透射率值的估计
        2.1.4 软抠图思想
    2.2 基于改进的暗原色先验的去雾算法
        2.2.1 容差法处理天空区域
        2.2.2 导向滤波处理光晕效应
    2.3 几种算法仿真结果及对比
        2.3.1 可见边评价指标
        2.3.2 仿真结果对比
    2.4 本章小结
3 视频去雾算法
    3.1 视频去雾待优化的问题
        3.1.1 环境光值的优化
        3.1.2 大气透射率的优化
        3.1.3 算法实时性的优化
    3.2 视频去雾算法流程
    3.3 视频去雾算法实验结果
    3.4 本章小结
4 实时视频去雾系统平台搭建
    4.1 FPGA中央处理器
    4.2 视频采集模块
        4.2.1 IIC配置视频解码器
        4.2.2 YCbCr转RGB
    4.3 视频存储模块
        4.3.1 DDR3 SDRAM介绍
        4.3.2 视频存储的读写控制
    4.4 视频显示模块
        4.4.1 视频编码器TFP410的配置
        4.4.2 HDMI时序控制
    4.5 本章小结
5 实时视频去雾算法的硬件实现
    5.1 开窗口模块的硬件逻辑实现
    5.2 暗原色模块的硬件逻辑实现
    5.3 导向滤波模块的硬件逻辑实现
    5.4 环境光值的实时调整
    5.5 系统实验结果及分析
        5.5.1 系统实验结果
        5.5.2 系统性能分析
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文的主要工作
    6.2 有待研究和解决的问题
致谢
参考文献
附录


【参考文献】:
期刊论文
[1]利用大气光图改进暗原色去雾效果[J]. 杨寻,郑京镐,张叶,王浩.  光电工程. 2015(08)
[2]融合变分偏微分方程的单幅彩色图像去雾[J]. 周理,毕笃彦,何林远.  光学精密工程. 2015(05)
[3]基于FPGA的高清实时视频去雾系统的设计与实现[J]. 曹亚辉,刘峰.  电视技术. 2015(07)
[4]基于景深约束的单幅雾天图像去雾算法[J]. 南栋,毕笃彦,马时平,何林远,娄小龙.  电子学报. 2015(03)
[5]图像去雾的最新研究进展[J]. 吴迪,朱青松.  自动化学报. 2015(02)
[6]基于融合策略的单幅图像去雾算法[J]. 郭璠,唐琎,蔡自兴.  通信学报. 2014(07)
[7]基于DSP+FPGA的实时图像去雾增强系统设计[J]. 贺柏根,刘剑,马天玮.  液晶与显示. 2013(06)
[8]基于FPGA的视频图像去雾系统的设计与实现[J]. 龚亮,孙俊喜,顾播宇,曹永刚,宋立维.  电视技术. 2013(07)
[9]基于时空一致性优化的视频去雾算法[J]. 张怡,张加万,杨国强,李亮.  计算机应用研究. 2011(10)
[10]改进的基于暗原色先验的图像去雾算法[J]. 蒋建国,侯天峰,齐美彬.  电路与系统学报. 2011(02)

博士论文
[1]图像快速去雾与清晰度恢复技术研究[D]. 嵇晓强.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2012

硕士论文
[1]基于FPGA的视频雾场景去除算法研究与实现[D]. 韩子奇.电子科技大学 2013



本文编号:3249627

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