基于FPGA的霧天圖像恢復(fù)算法研究.pdf

1、霧天條件下,由于大氣的散射作用,導(dǎo)致成像設(shè)備拍攝到的視頻圖像產(chǎn)生退化,極大地限制了戶外視覺(jué)系統(tǒng)的功效,因此對(duì)霧天視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)復(fù)原具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在分析霧天圖像退化機(jī)理的基礎(chǔ)上,研究霧天降質(zhì)圖像退化模型,提出效果好且復(fù)雜度低的圖像去霧算法,結(jié)合FPGA的并行處理方式和“流水線”結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了視頻圖像實(shí)時(shí)清晰化。本文的主要內(nèi)容如下:
　　1)深入分析了霧天降質(zhì)圖像的退化機(jī)理和大氣散射模型,詳細(xì)討論了兩種基于大氣散射模型的圖像

2、去霧算法,闡述了其優(yōu)缺點(diǎn),為本文的研究工作做了充分的理論準(zhǔn)備。
　　2)針對(duì)暗原色先驗(yàn)算法在處理天空區(qū)域存在光暈、算法復(fù)雜度高并且在FPGA上實(shí)現(xiàn)資源消耗多等缺點(diǎn),提出了一種快速暗原色去霧算法。首先通過(guò)對(duì)大氣光A進(jìn)行閾值設(shè)定,解決了天空區(qū)域出現(xiàn)的光暈現(xiàn)象,同時(shí)降低了硬件資源的消耗;然后對(duì)透射率求解進(jìn)行優(yōu)化,將大氣光與透射率的求解由串行運(yùn)算優(yōu)化為并行運(yùn)算;最后根據(jù)FPGA電路設(shè)計(jì)的特點(diǎn),引入復(fù)雜度與窗口大小無(wú)關(guān)的快速引導(dǎo)濾波代替軟摳

3、圖,提升了算法效率。
　　3)開發(fā)了一套以DE2-70開發(fā)板為硬件平臺(tái)的圖像去霧系統(tǒng)。在系統(tǒng)整體架構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了快速暗原色先驗(yàn)算法的硬件電路,然后把算法移植到FPGA平臺(tái)。對(duì)暗通道模塊、大氣光A設(shè)計(jì)模塊、以及Dehaze模塊等重要部分模塊進(jìn)行了仿真,最終實(shí)現(xiàn)了霧天圖像的實(shí)時(shí)恢復(fù)。
　　4)從算法的MATLAB仿真看出,本文的快速暗原色先驗(yàn)算法處理速度較快,處理后的圖像清晰度較好,能見度較高。從硬件仿真可以看出系統(tǒng)最高頻率可以