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可见光与红外数字图像融合系统设计和实现

作　者: 初新怡
导　师: 陈钱
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 图像融合系统硬件设计 DSP/BIOS 界面设计彩色融合
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 128次
引　用: 3次
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内容摘要

图像融合技术是一门重要的图像处理技术,是在信息融合技术的理论基础上发展起来,是一种综合了多个学科、多个领域包括如传感器、图像处理、信号处理、计算机等的现代高新技术。近三十年来,图像融合技术飞速发展,在遥感、医学等领域得到广泛的应用,尤其在国防军事领域,由于战场侦查的需要,使得可见光和红外探测及融合技术的研究成为当今的热点问题,研究能够实现图像融合的硬件系统亦有很大价值和现实意义。本论文设计了一种双DSP+FPGA硬件架构下的可见光和红外图像融合系统,系统选用TI的DSP芯片DM642和Altera的FPGA芯片EP2S60F1020I作为主要的信号处理器件。为了提高图像信号传输质量,本论文设计了差分电路传输模拟视频信号,同时设计了基于串口的PC控制融合软件,开发了进行图像融合的应用界面,设计了改进的基于颜色查找表的图像融合方法。论文中,将具体介绍此系统的设计方案及图像融合功能的实现过程。本论文第一章先简要叙述图像融合系统的应用意义和研究动态；第二章详细描述整个系统原理图总体设计,各个分模块设计并阐述此系统PCB电路板的设计；第三章详细介绍此系统硬件调试结果,以及在CCS软件环境下利用DSP/BIOS实现的系统图像采集显示的驱动设计；第四章阐述图像融合软件的实现和应用界面设计；第五章介绍利用改进的基于颜色查找表的图像融合算法对系统功能进行验证。经验证,系统可以进行有效的可见光和红外图像融合。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-11
  1.1 研究背景与选题意义  8-9
    1.1.1 图像融合的概念和应用意义  8
    1.1.2 可见光和红外图像融合的意义  8-9
  1.2 图像融合系统的研究动态  9
  1.3 本论文主要研究内容  9-10
  1.4 本论文组织结构  10-11
2 系统硬件设计  11-35
  2.1 系统硬件架构确定和芯片选择  11-14
  2.2 系统工作原理和总体硬件设计  14-15
    2.2.1 系统的工作原理与信号流程  14-15
    2.2.2 总体硬件设计和结构说明  15
  2.3 系统硬件分模块设计  15-28
    2.3.1 差分传输模块设计  16-18
    2.3.2 视频采集模块硬件设计  18-19
    2.3.3 视频显示模块硬件设计  19-20
    2.3.4 数据处理模块硬件设计  20-24
    2.3.5 电源解决方案  24-26
    2.3.6 电源检测电路设计  26
    2.3.7 串口模块电路设计  26-27
    2.3.8 I2C总线设计  27-28
  2.4 系统PCB设计  28-32
    2.4.1 PCB设计环境设置  28-30
    2.4.2 系统PCB布局设计  30-31
    2.4.3 系统PCB布线设计  31-32
  2.5 系统PCB设计信号完整性,电源完整性和电磁兼容性处理  32-35
    2.5.1 系统PCB信号完整性  32-33
    2.5.2 系统电源完整性  33-34
    2.5.3 系统EMC防护  34-35
3 系统调试及视频采集显示功能实现  35-56
  3.1 DM642配置  35-38
    3.1.1 DM642引导模式  35-36
    3.1.2 EMIF时钟选择  36-37
    3.1.3 PLL和系统时钟选择  37-38
  3.2 系统硬件调试结果  38-42
    3.2.1 电源电压测定  38-39
    3.2.2 系统内各时钟输出测试  39-41
    3.2.3 差分电路的调试  41-42
  3.3 系统软件环境介绍  42-43
    3.3.1 CCS开发平台  42-43
  3.4 系统采集显示功能实现  43-54
    3.4.1 视频采集显示驱动程序设计  44-47
    3.4.2 DSP/BIOS配置  47-50
    3.4.3 应用程序设计  50-54
  3.5 系统视频采集显示调试结果  54-56
4 系统图像融合控制软件设计  56-68
  4.1 基于ActiveX控件的串口配置和图像融合软件界面设计  56-62
    4.1.1 ActiveX控件的添加  57-58
    4.1.2 串口配置  58-59
    4.1.3 图像融合控制软件界面设计  59-61
    4.1.4 融合参数数值的表示方法  61-62
  4.2 基于FPGA的融合参数接受与转化功能实现  62-65
  4.3 图像融合控制软件测试结果  65-68
5 基于颜色查找表的彩色图像融合算法设计与系统验证  68-78
  5.1 图像配准  68-71
    5.1.1 传统的归一化梯度互信息和PSO优化算法介绍  68-69
    5.1.2 基于改进的梯度互信息和PSO优化算法的图像配准算法  69-70
    5.1.3 基于改进的梯度互信息和PSO优化算法的图像配准实现过程  70-71
  5.2 图像融合  71-76
    5.2.1 改进的基于颜色查找表的图像融合方法  71-73
    5.2.2 改进的基于颜色查找表的图像融合方法实现过程  73-74
    5.2.3 DM642编程实现  74-76
  5.3 系统融合结果  76-78
6 总结  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-83

可见光与红外数字图像融合系统设计和实现

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