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基于SOPC的红外图像增强算法研究

作　者: 张锐
导　师: 代少升
学　校: 重庆邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 非制冷红外焦平面阵列红外图像处理系统直方图均衡 SOPC
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 133次
引　用: 2次
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内容摘要

随着科学技术的飞速发展,红外成像已广泛应用于战略预警、侦察、制导、导航、遥感、气象、医学诊断和科学研究等众多军事和民用领域。但由于采集设备、外围环境等因素影响,红外成像系统的成像效果往往不够理想。在实际应用中,这对后续的特征提取、目标识别或目标跟踪等极为不利。因此需要对红外图像进行图像增强等方面的处理,可以通过扩展红外图像的灰度动态范围,提高图像对比度,增强边缘以及提高信噪比等操作来提高红外图像的质量,最大程度的保留图像中的有用信息。本文针对红外图像的特点进行了红外图像处理系统的设计和红外图像增强算法的改进,具有一定的理论研究意义和实际应用价值。本文首先介绍了红外辐射、红外成像等基本理论知识,阐述了红外热像仪的发展。在分析对比现有红外图像增强处理系统优缺点的基础上,提出一种基于SOPC的红外图像处理系统来进行红外图像增强算法的实现,该系统具有小型化、便携式、高性能、低成本等优势,随后本文针对SOPC系统的特点,重点研究了目前国内外常用的几种红外图像增强算法,并在对比几种算法优劣的基础上提出了一种改进的红外图像增强算法,该算法通过阈值分割将红外图像的背景和目标分离开来,然后再对目标物体进行直方图均衡处理,不但提高了图像的显示效果,也使得算法实现过程在很大程度上得到简化,以便于该算法在SOPC系统上进行设计和实现。最后将本文改进的红外图像增强算法移植到SOPC红外图像处理系统上进行验证和测试。实验结果表明,经本文算法增强后的红外目标拥有明显优于传统红外图像增强算法的视觉效果,而且该算法性能稳定、易于实现,能够满足实时处理的应用要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
插图清单  8-10
缩略语  10-11
第一章绪论  11-17
  1.1 引言  11-14
    1.1.1 红外辐射  11
    1.1.2 红外成像原理  11-12
    1.1.3 红外热像仪发展  12-14
  1.2 本文选题背景  14-15
  1.3 本文主要任务  15-16
  1.4 本章小结  16-17
第二章基于SOPC 的红外图像处理系统  17-45
  2.1 红外图像处理系统方案分析  17-25
    2.1.1 FPGA 芯片选择  18-21
    2.1.2 FPGA 开发流程  21-22
    2.1.3 SOPC 技术简介  22-23
    2.1.4 SOPC 设计流程  23-25
  2.2 红外图像处理系统方案对比  25-28
    2.2.1 DSP+FPGA 系统方案  25-26
    2.2.2 SOPC 系统方案  26-27
    2.2.3 本文系统方案  27-28
  2.3 红外图像处理系统硬件设计  28-36
    2.3.1 焦平面阵列设计  28-30
    2.3.2 A/D 转换设计  30
    2.3.3 外部存储器设计  30-32
    2.3.4 以太网芯片设计  32-33
    2.3.5 NIOS II 软核设计  33-36
  2.4 红外图像处理系统驱动及程序设计  36-44
    2.4.1 焦平面阵列驱动设计  36-37
    2.4.2 A/D 芯片初始化设计  37-39
    2.4.3 有效数据采集模块设计  39-41
    2.4.4 以太网数据传输设计  41-43
    2.4.5 PC 显示程序设计  43-44
  2.5 本章小结  44-45
第三章红外图像增强算法研究  45-51
  3.1 红外图像特点  45-46
  3.2 红外图像增强算法概述  46-49
    3.2.1 线性灰度映射  47-48
    3.2.2 图像边缘检测  48
    3.2.3 直方图均衡化  48-49
  3.3 一种改进的红外图像增强算法  49-50
  3.4 本章小结  50-51
第四章一种改进的红外图像增强算法的设计  51-65
  4.1 算法总体设计  51-52
  4.2 算法实现  52-59
    4.2.1 半阈值分割  53-54
    4.2.2 直方图统计  54-55
    4.2.3 直方图均衡  55-57
    4.2.4 成像结果  57-59
  4.3 模块设计  59-63
  4.4 硬件测试  63-64
  4.5 本章小结  64-65
第五章总结与展望  65-67
  5.1 总结  65
  5.2 展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-70
附录A 硕士期间从事的科研工作及取得的研究成果  70-71
附录B 部分代码及电路图  71-74

基于SOPC的红外图像增强算法研究

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