本文選題：圖像處理 + 夜間視頻增強(qiáng)　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：視頻技術(shù)是當(dāng)今社會(huì)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一,在安防監(jiān)控、交通安全、航天航空等領(lǐng)域等發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,然而在夜間環(huán)境中,由于光照不足、強(qiáng)度不均等原因,采集到的視頻通常清晰度低、信息丟失嚴(yán)重,因此有必要對(duì)夜間視頻進(jìn)行增強(qiáng)處理,以提升其視覺(jué)效果和質(zhì)量�；谝陨媳尘�,本文主要研究夜間視頻增強(qiáng)算法,以及嵌入式夜間視頻增強(qiáng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。首先,本文研究了經(jīng)典的圖像增強(qiáng)算法在夜間圖像增強(qiáng)中的應(yīng)用。針對(duì)夜間視頻的特點(diǎn),本文重點(diǎn)研究了直方圖均衡、同態(tài)濾波和Retinex算法在夜間圖像增強(qiáng)中的應(yīng)用,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真分析了各算法的有效性和局限性。其次,本文重點(diǎn)研究了基于暗通道先驗(yàn)的去霧算法在夜間圖像增強(qiáng)中的應(yīng)用。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,夜間圖像與霧天圖像的直方圖分布呈現(xiàn)一種對(duì)稱的特性,因此可以利用霧天圖像增強(qiáng)算法實(shí)現(xiàn)夜間圖像增強(qiáng)的目的。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了暗通道先驗(yàn)算法能對(duì)夜間圖像起到很好的增強(qiáng)效果,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)該算法存在光暈偽影現(xiàn)象以及計(jì)算量大等不足。因此,本文提出了相應(yīng)的優(yōu)化方法,并通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn),從主觀視覺(jué)效果和客觀指標(biāo)兩方面分析了優(yōu)化算法與其他算法的性能。最后,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了夜間視頻增強(qiáng)硬件系統(tǒng)。考慮到硬件系統(tǒng)的成本、體積和實(shí)用性等需求,本文設(shè)計(jì)了基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的嵌入式夜間視頻增強(qiáng)系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)中視頻處理板卡的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明,詳細(xì)介紹了基于Verilog硬件編程語(yǔ)言和流水線思想設(shè)計(jì)的FPGA功能邏輯模塊,主要包括視頻數(shù)據(jù)接收和發(fā)送、色彩空間轉(zhuǎn)換、視頻增強(qiáng)處理等功能模塊,并驗(yàn)證了各模塊的正確性。最后,在實(shí)際夜間環(huán)境中,對(duì)夜間視頻增強(qiáng)系統(tǒng)的效果進(jìn)行測(cè)試,實(shí)測(cè)結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的嵌入式夜間視頻增強(qiáng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)分辨率為1920x1080、幀頻為30幀每秒的視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的增強(qiáng)處理。
[Abstract]:Video technology is one of the most widely used technologies in today's society. It plays an important role in the fields of security monitoring, traffic safety, aerospace and so on. However, in the night environment, because of the lack of light, the intensity is not equal. The captured video usually has low definition and serious loss of information, so it is necessary to enhance the visual effect and quality of the night video. Based on the above background, this paper mainly studies the night video enhancement algorithm, and the design and implementation of embedded night video enhancement system. Firstly, this paper studies the application of classical image enhancement algorithm in night image enhancement. According to the characteristics of night video, this paper focuses on the application of histogram equalization, homomorphic filtering and Retinex algorithm in night image enhancement, and analyzes the validity and limitation of each algorithm through experimental simulation. Secondly, this paper focuses on the application of dark channel priori de-fogging algorithm in night image enhancement. Experimental results show that the histogram distribution of nocturnal and foggy images is symmetrical, so the enhancement algorithm of fog images can be used to achieve the purpose of nocturnal image enhancement. The experimental results show that the dark channel priori algorithm can enhance the night image very well. At the same time, it is also found that the algorithm has some shortcomings such as halo artifacts and large amount of computation. Therefore, this paper puts forward the corresponding optimization method, and analyzes the performance of the optimization algorithm and other algorithms from two aspects of subjective visual effect and objective index through comparative experiments. Finally, the hardware system of night video enhancement is designed and implemented. Considering the cost, volume and practicability of hardware system, this paper designs an embedded night video enhancement system based on Field Programmable Gate Array (Programmable Gate). The circuit design of video processing board in the system is briefly described, and the logic module of FPGA function based on Verilog hardware programming language and pipeline is introduced in detail, including video data receiving and transmitting, color space conversion. Video enhancement processing and other functional modules, and verify the correctness of each module. Finally, the effect of night video enhancement system is tested in real night environment. The experimental results show that, The embedded night video enhancement system designed in this paper can achieve real-time and effective enhancement of video with resolution of 1920x1080 and frame rate of 30 frames per second.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：1973011