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题目:基于FPGA的红外图像非均匀性校正应用研究

关键词:红外焦平面;FPGA;非均匀校正;坏元;图像增强

  摘要


    随着科学技术的快速发展,红外成像系统在当今的高科技战争中和民用方面都起到很重要的作用。由于红外器件固有的特性和限制,大部分红外图像存在成像质量不理想的问题,主要表现在图像边缘模糊,目标与背景对比度差等方面。因此在红外原始图像信号中加入图像处理极为重要。

    本文首先研究了红外非均匀校正算法,分析了不同算法的特性和应用环境,针对算法中存在对不同开机环境适应性差的问题,提出了温度两点加一点温度定标法、基于两点法的自适应非均匀性校正算法和均值非均匀性校正算法。在红外焦平面坏元甄别方面,本文充分吸收了“3σ”坏元甄别算法的特点,提出了单帧坏元检测和多帧坏元检测算法。在红外焦平面的应用上,因为信号特征,获得的的图像信息在直方图上表现集中,不利于人眼的观察和后续图像的处理。本文在研究了常用的图像增强算法的基础上,采用了适用于红外图像的灰度线性变换算法。

    在大量的研究现有算法的基础上,本文开发了基于FPGA的红外图像非均匀性校正系统,将现有算法工程实现。该系统以FPGA为主处理器,外扩存储器和通讯器件,实现了多种非均匀性校正算法,并且图像处理效果良好。同时,为了更好的分析和评估不同的非均匀性校正算法,本文开发了红外图像非均匀性校正评估软件。

    经大量实验数据,验证了基于FPGA的红外焦平面非均匀性校正系统对红外图像的非均匀校正和图像增强的有效性。同时红外图像非均匀性校正评估软件对研究红外焦平面非均匀性校正和增强算法提供了一个非常好的评估平台。