本文關鍵詞：基于FPGA的實時視頻去霧系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,工業(yè)技術快速發(fā)展導致環(huán)境惡化加劇,霧霾天氣逐漸增多,較嚴重地影響社會生產和生活秩序。霧天圖像的清晰化處理作為圖像預處理的重要環(huán)節(jié)之一,對圖像處理和計算機視覺等領域有著非常重要的影響,圖像去霧的研究漸成熱點之一。隨著計算機及半導體等技術的發(fā)展,人們對視頻處理設備提出了小型化、實時化、高清化等要求,如何在保證視頻去霧效果的同時保證視頻的高清化、實時化是一個重要的研究方向。本文首先分析了去霧方法目前所具有的現(xiàn)實意義和應用價值,介紹了國內外在該領域的研究現(xiàn)狀,對視頻去霧系統(tǒng)進行了總體方案設計。針對視頻去霧系統(tǒng)中的視頻輸入輸出、圖像幀緩沖以及內部總線接口等各個子系統(tǒng)進行了詳細的方案對比與論證,設計了視頻去霧系統(tǒng)的電路與邏輯框架。其次,詳細闡述了基于暗通道先驗的單幅圖像去霧算法原理,分析了算法中各部分的運算量,在保證去霧效果的前提下對暗通道計算等運算量較大的模塊進行改進與優(yōu)化,減少了圖像去霧算法的運算復雜度。接著,在FPGA上利用Vivado HLS高層綜合工具實現(xiàn)了暗通道先驗圖像計算、霧天透射率圖像計算和去霧圖像生成等模塊的邏輯電路,高效地完成了圖像去霧算法的移植。根據(jù)視頻時域連續(xù)性的特點,設計了視頻去霧輔助算法以解決圖像去霧算法處理視頻過程中存在的視頻閃爍等問題,并采用軟硬件聯(lián)合處理方法實現(xiàn)了視頻去霧算法。隨后,分析了視頻去霧系統(tǒng)中外部幀緩沖存儲接口、去霧算法模塊、視頻輸入輸出以及內部總線接口等關鍵模塊存在的高延遲與低吞吐量等性能瓶頸,分別對它們進行了優(yōu)化,減少了各模塊的傳輸延遲并增加了其傳輸帶寬,擴展了視頻去霧系統(tǒng)對720P高清實時視頻處理的支持。最后,采用RTL仿真的方法對基于FPGA的圖像去霧算法進行驗證,并對實際系統(tǒng)中的各個模塊進行功能測試,給出了視頻去霧系統(tǒng)進行高清視頻去霧處理前后的效果對比圖。測試結果表明,系統(tǒng)實現(xiàn)了預期的高清實時視頻去霧功能,并且具有效果良好、自適應去霧等特點。
【關鍵詞】：視頻去霧 FPGA 實時 720P 暗通道先驗
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN791;TN919.81
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀與趨勢10-12
• 1.3 課題主要工作與安排12-14
• 1.3.1 論文主要工作12
• 1.3.2 論文結構安排12-14
• 第二章 系統(tǒng)總體方案設計14-27
• 2.1 實時視頻去霧系統(tǒng)總體方案設計14-15
• 2.2 視頻輸入輸出接口15-18
• 2.3 圖像幀緩沖存儲接口18-22
• 2.4 內部總線接口22-25
• 2.5 本章小結25-27
• 第三章 單幅圖像去霧算法研究27-36
• 3.1 大氣散射與成像27-29
• 3.1.1 大氣散射原理27-28
• 3.1.2 大氣散射模型28-29
• 3.1.3 霧天降質圖像特點29
• 3.2 基于暗通道先驗的圖像去霧方法29-34
• 3.2.1 暗通道先驗29-30
• 3.2.2 傳遞函數(shù)的估計30-31
• 3.2.3 傳遞函數(shù)的優(yōu)化31-32
• 3.2.4 大氣光估計32
• 3.2.5 有霧圖像的恢復32-33
• 3.2.6 實驗結果對比33-34
• 3.3 本章小節(jié)34-36
• 第四章 基于FPGA的視頻去霧算法設計與實現(xiàn)36-55
• 4.1 視頻去霧輔助算法設計36-38
• 4.1.1 大氣光強度的優(yōu)化36-37
• 4.1.2 去霧程度設定37
• 4.1.3 去霧功能的自動開關37-38
• 4.2 視頻去霧算法實現(xiàn)總體方案設計38-42
• 4.2.1 視頻處理模塊的輸入輸出交互38-40
• 4.2.2 算法的軟硬件聯(lián)合實現(xiàn)40-41
• 4.2.3 總體方案實現(xiàn)41-42
• 4.3 邏輯方案設計42-51
• 4.3.1 高層綜合工具簡介42-43
• 4.3.2 Vivado HLS視頻處理框架43-45
• 4.3.3 暗通道先驗圖像計算模塊45-47
• 4.3.4 霧天透射率圖像計算模塊47-49
• 4.3.5 去霧圖像生成模塊49-51
• 4.4 軟件方案設計51-53
• 4.4.1 大氣光參數(shù)計算51-52
• 4.4.2 去霧程度調節(jié)52-53
• 4.4.3 去霧功能的自動開關53
• 4.5 本章小結53-55
• 第五章 高清視頻去霧系統(tǒng)的設計與優(yōu)化55-60
• 5.1 外部幀緩沖存儲接口的設計與優(yōu)化55-56
• 5.1.1 統(tǒng)一總線接口55-56
• 5.1.2 優(yōu)化總線協(xié)議56
• 5.2 高清視頻去霧算法的設計與優(yōu)化56-57
• 5.2.1 除法運算的優(yōu)化56
• 5.2.2 內存訪問的優(yōu)化56-57
• 5.3 高清視頻輸入輸出流水線的設計與優(yōu)化57-58
• 5.4 系統(tǒng)全局互聯(lián)的設計與優(yōu)化58-59
• 5.5 本章小結59-60
• 第六章 系統(tǒng)仿真與測試60-66
• 6.1 去霧算法的RTL仿真60-61
• 6.2 實際系統(tǒng)測試61-64
• 6.2.1 測試環(huán)境搭建61-63
• 6.2.2 功能測試63-64
• 6.3 本章小結64-66
• 第七章 總結與展望66-68
• 7.1 本文工作總結66-67
• 7.2 工作展望67-68
• 參考文獻68-70
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文70-71
• 附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目71-72
• 致謝72

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 譚海燕;張光昭;崔如春;;端到端實時視頻流發(fā)送與接收方案實現(xiàn)[J];廣東通信技術;2007年06期

2 袁淵;古軍;詹惠琴;;網(wǎng)上電子實驗的實時視頻遠傳系統(tǒng)的設計[J];實驗科學與技術;2008年03期

3 姚賽杰;袁杰;;基于可編程邏輯器件的實時視頻處理研究[J];現(xiàn)代電子技術;2010年03期

4 陳攀;徐W

本文編號：314529