基于FPGA的紅外圖像采集與分層增強處理技術(shù)研究.pdf

1、紅外技術(shù)被廣泛應(yīng)用于軍事、消防、醫(yī)學(xué)、監(jiān)控等多個領(lǐng)域，隨著嵌入式技術(shù)和非制冷焦平面探測器件的發(fā)展，研究和設(shè)計更加智能化、小型化、低功耗的紅外圖像采集系統(tǒng)是紅外技術(shù)的發(fā)展趨勢。由于紅外圖像存在高位寬、低對比度、邊緣模糊等問題，原始圖像不適合人眼觀察和后期處理，必須研究針對紅外圖像數(shù)據(jù)特點的算法對其進行增強處理。
　　根據(jù)紅外圖像成像原理，查閱相關(guān)嵌入式紅外圖像采集系統(tǒng)和紅外圖像處理的相關(guān)論文資料，設(shè)計了基于 FPGA嵌入式硬件平臺的

2、紅外圖像采集系統(tǒng)。根據(jù)焦平面探測器技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計了其電壓偏置電路、時序驅(qū)動、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，將紅外輻射轉(zhuǎn)化為方便處理的并行數(shù)字信號。設(shè)計了FPGA驅(qū)動電路、隨機存儲電路和FLASH電路，對焦平面探測器輸出的紅外圖像信號進行采集和處理。整個硬件系統(tǒng)體積小、功耗低，成功采集到紅外圖像原始數(shù)據(jù)。
　　采集系統(tǒng)輸出的紅外圖像為14位寬大動態(tài)范圍圖像，有效信息一般集中在很窄的灰度級范圍。本文結(jié)合嵌入式系統(tǒng)平臺實時性、低功耗的要求，分析了現(xiàn)有算

3、法的局限性，對于基于雙邊濾波器的分層算法容易出現(xiàn)梯度反轉(zhuǎn)和計算復(fù)雜度高的問題進行改進，提出基于引導(dǎo)濾波器的分層處理算法。針對引導(dǎo)濾波器分層產(chǎn)生的光暈現(xiàn)象，提出使用LoG算子進行約束的自適應(yīng)引導(dǎo)濾波器進行分層處理，成功消除光暈現(xiàn)象。使用平臺直方圖對基層圖像進行對比度增強和動態(tài)范圍壓縮，并利用拉普拉斯算子的銳化特性進行圖像邊緣補償。使用伽馬變換對細節(jié)層圖像進行增強并且抑制噪聲，最后將基層圖像和細節(jié)層圖像線性加權(quán)融合輸出。
　　本文設(shè)計