星上时间延迟积分CCD拼接相机图像的实时处理

提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的时间延迟积分(TDI)CCD图像实时处理方法以提高拼接成像系统输出图像的质量和视觉效果。首先,对TDICCD成像系统进行像元级非均匀性校正,去除像元响应差异、固定图形噪声和暗电流噪声;对图像进行了基于行极值的自适应中值滤波,去除了图像中的随机噪声和脉冲噪声。然后,对噪声处理后的图像进行图像增强,通过提取图像的低频和高频成分,实现图像细节信息的调整和对比度增强。最后,采用基于行的分段线性拉伸方式,提高图像的动态范围。设计了基于FPGA的TDICCD成像系统的图像实时校正处理结构,分析了算法占用的资源、算法计算误差和可靠性等指标。实验结果表明,提出的图像实时处理结构将图像输出信噪比均值由48db提高到52db,图像非均匀性由3.41%降低到1.73%,图像的对比度显著增强,其动态范围提高了6%.     

基于均值偏移快速算法的红外目标跟踪

在光电跟踪设备中,传统的嵌入式跟踪器一般采用形心、相关等算法,在复杂背景下或目标受到遮挡时会丢失目标。为了能够使目标跟踪器具有抗遮挡的能力,在嵌入式目标跟踪平台上引入了均值偏移算法。在硬件的设计上,利用FPGA并行运算效率高的特点,设计了基于FPGA的直方图统计计算模块,该模块实时的将每一帧的直方图计算结果存储在SDRAM上,然后利用DSP进行均值偏移的迭代运算,在算法上针对红外图像设计了融合图像位置和像素灰度特征的改进核函数直方图作为目标特征,并提出了改进的快速均值偏移算法使其满足DSP的运算速度要求。实验表明系统在背景复杂和目标受局部遮挡时可以连续跟踪目标。跟踪性能好于传统的以型心为算法的跟踪器。在目标区域大小为64×64像素大小时,平均计算速度为22 ms。该系统和所使用的算法可支持大部分红外相机对目标的实时稳定跟踪。     

一种图像融合的实时实现方法

针对可见光和红外图像实时融合的需要,提出了一种实时图像融合系统。该系统由成像和图像处理两部分组成。成像部分使用同一孔径以减少视差效应,并采用分光器以使红外和可见光传感器共用同一光路。图像处理利用FPGA实现了一种基于拉普拉斯塔形分解的图像融合方法,实现了对两路PAL制黑白视频图像实时进行融合。和Matlab中双精度运算结果相比,该系统的输出结果可达约50dB的信噪比,满足实际的工程应用。     

基于不同积分时间帧累加的红外图像超帧方法

针对大多数常规红外成像系统单帧成帧时间内探测器组件响应动态范围有限,以及超帧算法需要借助其他复杂装置或专用电路的不足,提出了一种基于不同积分时间帧累加的红外图像超帧处理方法,采用电子学处理方法对整个超帧处理过程进行了研究。分析了限制红外探测器响应动态范围的原因,简单介绍了帧积分方法的原理和利弊。然后对不同积分时间下获得的图像进行了非均匀性校正、帧信息融合和新帧映射。实验结果表明:本文方法提高了系统的噪声等效温差(NETD),捕获了更多的场景原始图像信息,丰富了图像的灰度层次,增加了图像的信息熵。该方法能够等效拓展探测器的响应动态范围,增加场景原始信息的捕获,提高成像系统的输出信号信噪比以及探测灵敏度。     

基于多分辨率和SMQT变换的电力设备红外图像增强算法研究

本文提出一种适用于电力设备红外图像增强的新颖算法,该算法基于红外温度场和连续均值量化变换,首先根据红外图像特点,提出了运用温度场来表示红外图像,代替传统的使用红外辐射值表示红外图像,从理论上分析了如何从红外辐射值求出温度值;接着论文阐述了连续均值量化变换(简称SMQT),并将SMQT变换应用于红外图像增强;最后,将不同的算法应用于红外图像增强,实验结果表明该算法的优越性.     

基于MATLAB的红外图像界面设计及图像分割研究

本文主要介绍了基于MATLAB的图形用户界面（GUI）来对红外图像进行分割处理的具体实现过程，先简要介绍了关于图像处理的一些理论知识即图像增强、图像分割的一些简单传统算法，其次，具体介绍用GUI来设计整个图像分割处理界面的操作方法，界面中主要实现的功能有图像增强中的领域均值法、拉普拉斯算子、中值滤波；图像分割中的索贝尔算子、一阶微分算子、边缘检测算子等算法，最后，介绍基于图像增强、图像分割的一些简单传统算法。基于此，GUI设计整个图像分割处理界面的操作方法有利于客户更好地提高工作效率。     

基于小波变换的实时图像融合技术的实现

提出了一种针对可见光和红外图像实时融合的系统。该系统由成像和图像处理两部分组成。其中,成像部分使用同一孔径以减少视差效应。并采用分光器以使同一光路光分别在红外和可见光传感器上成像。在图像处理部分。首先对两路图像进行配准、同步处理。然后在FPGA内部实现了一种基于小波分析的图像融合方法,实现了对两路视频图像实时进行融合。和Matlab中双精度运算结果相比,该系统的输出结果可达约43dB的信嗓比。满足实际的工程应用。     

大面阵高帧频CMOS成像电子学系统设计

为了满足大面阵高帧频CMOS探测器成像系统的设计要求,设计了基于GMAX0504探测器的CMOS成像系统,实现高帧频、大视场的成像需求;采用DDR3-SDRAM和NAND-FLASH,解决了图像数据存储速率与容量的瓶颈问题;通过图像处理的方法,提高了图像动态范围、信噪比(SNR)与调制传递函数(MTF)的设计指标;通过图像实时像元校正,提高了成像系统的光响应非均匀性(PRNU)指标。实验结果表明,图像信噪比(SNR)平均值为44dB,接近探测器的最大信噪比(SNR);光响应非均匀性(PRNU)均值为1.4%,满足成像需求。该CMOS成像系统设计结构可应用于更大面阵CMOS成像系统,为工程应用提供了保障。     

基于DSP的实时视频图像处理系统设计

针对实时图像处理算法中大数据量、高速传输、复杂运算的特点,文中设计以TMS320DM642芯片作为核心处理器、并辅以FPGA来实现系统逻辑时序控制的实时图像处理系统.实验表明,该系统可以应用于各种实时图象处理场合.     

空间动态目标点坐标高帧图像测量相机

为了提高光学三维动作捕捉系统测量结果的动态特性,设计了高帧空间坐标测量系统。实现了高帧多运动目标空间坐标的实时测量。系统采用高帧的CMV300传感器采集图像数据,用高速大规模FPGA作为逻辑控制管理芯片,设计了一种与图像传输帧率同步的高速空间坐标测量算法。利用嵌入式千兆网将坐标测量结果快速传送到上位机实现实时三维构建显示和存储。测试结果表明:该系统运行稳定,帧率为480帧/s,计算动态MARK标志点每帧200个以上。     

彩色遥感图像的亮度直方图局部线性化增强

针对遥感图像能量低的实际问题,提出了一种亮度直方图局部线性化图像增强方法来提高彩色遥感图像的可视效果。首先,对RGB模型描述的彩色遥感图像进行HSI变换,以有效分离H、S和I分量;其次,对亮度I分量进行传统的直方图均衡化,得到均衡化灰度映射曲线;然后,将图像梯度作为目标函数,求出最优的线性化折点位置,对灰度低端动态范围映射曲线进行线性化处理,得到局部线性化的灰度映射曲线;最后利用新的灰度映射曲线对图像进行增强处理。Himawari-8真彩色图像增强实验结果表明,经亮度直方图局部线性化增强后,像素平均梯度由73提高到了147,较传统的RGB域直方图均衡化的123及HSI域直方图均衡化的134高;图像信息熵由5.87提高到6.63,全部优于传统的RGB域直方图均衡化和HSI域直方图均衡化。本文方法有效地改善了彩色遥感图像的可视效果,提高了图像对不同目标的辨识能力。     

基于数字图像处理的微光电视像质改善

针对微光电视图像像质缺陷,提出了基于数字图像处理的解决方法。讨论了对微光电视图像进行数字化处理的基本要求,论述了微光电视图像的像质缺陷来源和特点。针对微光电视图像的噪声污染现象,给出了用两种适用实时处理的空间域去除噪声方法。采用直方图均衡化的灰度变换方法来克服微光电视图像显视动态范围偏低的缺点,并通过编程得到了可行有益的微光电视图像的像质改善效果。     

应用参数化对数模型增强图像细节及对比度

传统红外图像增强方法由于未考虑人眼视觉特性而存在"超区间值",故极易丢失图像细节。本文结合对数图像处理（LIP）理论,提出了基于参数化对数模型（PLIP）的平台直方图均衡图像增强方法。该方法首先将图像变换为灰度色调函数;然后应用PLIP模型对变换后的图像进行重建,结合平台直方图均衡化来增强图像的对比度和细节信息,并利用图像评价函数（EMEE）与信息熵（En）确定模型的参数值。最后,研制了算法硬件平台,分别用中波和长波红外成像系统对算法进行了实验验证。实验结果显示：该方法对不同场景的图像均可取得很好的增强效果,图像的EMEE值比传统的平台直方图均衡算法提高至少5倍以上,对改善图像质量和视觉效果具有实用价值。     

图像匹配算法在跟踪印花系统中的应用

针对实时性要求较高的跟踪印花系统,提出了一种利用图像灰度特征进行跟踪匹配的算法.新方法首先通过比较直方图特征进行粗匹配,挑选出模板存在可能性较大的区域,然后通过计算横向与纵向的投影特征来实现模板的精确匹配.实验结果表明,相对于传统的灰度互相关算法,新算法匹配效果更为精确,同时减少了计算量,能够很好地满足印花系统高实时性的要求.     

基于LVRT系统的动物行为学实验系统

利用LVRT(LabVIEW real-time)实时操作系统部署高速图像处理算法,并结合FPGA(field programmable gate array)技术,建立一种面向动物行为学实验的高速实时检测跟踪与刺激系统,对连续帧图像做到确定性输出,实现各个不同动物行为学实验场景下的运动目标高速检测跟踪及刺激。应用实验表明,在100 fps采集速率下,该系统具有较好的实时性和稳定性,系统从目标检测到刺激反馈信号输出这一整个过程的处理时间稳定为10 ms,执行时间的平均相对误差较传统系统降低了15%,同时,在线分析完成了目标检测、运动轨迹、划分区域内小鼠行为特征分析等功能,离线分析生成运动轨迹热图,大大提升实验效率。     

基于FPGA+DSP的全自动灯检机图像识别系统设计

针对全自动灯检机对精度、鲁棒性和实时性的要求,设计一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程阵列(FPGA)数字图像处理的全自动灯检机图像识别系统。该系统采用FPGA对CMOS图像传感器采集的图像信息进行预处理,并采用高性能的DSP作为图像处理的核心部分,保证了系统性能的要求。详细介绍了系统的原理和实现方案,并在硬件系统上进行了算法验证及仿真实验。试验结果表明:该系统满足精度、实时性和适应性的设计要求。     

手指静脉图像增强算法研究

根据手指静脉图像的特点,采用了一系列增强图像的算法,分平滑去噪、锐化和二值化三个步骤实现,从而达到分离静脉区域和背景区域的目的。在平滑去噪部分,根据手指静脉图像相邻区域间灰度的关系特点,采用了梯度倒数权重平滑法,对图像进行了去噪处理;在锐化部分,采用将高频强调滤波和直方图均衡化相结合的方法,达到了增强静脉和背景对比度的较理想的效果;在二值化处理部分,根据手指静脉不同区域灰度差别较大的特点,提出了一种分区域处理的方法。试验表明,该算法能有效的分离静脉区域和背景区域。     

PCB走线检测的预处理算法

介绍了一种PCB待测图像预处理算法,它包括对待测图像的去噪和二值化分割两个部分。该方法使用Harr小波对待测图像的灰度直方图进行平滑处理来消除其中的"伪谷值点",再充分利用标准图像的先验信息来确定一个二值化分割阈值的大致范围,最后在这个范围内找到直方图的谷值,这即是所需的阈值。实验表明,该预处理算法能够得到一个满意的图像二值化阈值,处理后的待测图像目标边界清晰,很好地保留了所有走线缺陷,同时消除了大部分可能影响后续匹配的噪声,处理时间也较短,可以达到实时检测的要求。