基于FPGA的红外图像与微光图像融合研究

摘要

近年来，随着多传感器信息融合技术的发展，红外与微光图像的融合已成为图像处理领域研究的一个热点，在夜视图像研究领域更是备受关注。红外热像仪输出的图像反映的是目标场景辐射的分布情况，图像的对比度大，分辨图像细节能力比较差，不易受外部环境影响;而微光图像具备分辨率高，细节刻画能力强等优点，但图像层次却不分明，易受外部环境影响。人们通过图像融合技术将红外图像和微光图像的有用互补信息融合在一起，使得融合后的图像具有更多的信息量，适合人眼观察以及后续的图像处理。
　　 本论文主要是围绕基于FPGA的红外图像与微光图像融合系统进行研究。从基础理论着手，对国内外图像信息融合方面的研究进行综述，分析红外图像和微光图像的来源和特点，以及图像融合的必要性，总结图像融合的流程，在图像融合预处理中进行了图像增强处理，采用简化的仿射变换的方法进行图像配准，利用加权中值塔形分解的算法进行图像融合，设计了以FPGA为核心的红外图像与微光图像实时融合处理系统，简单介绍了硬件部分的各个模块，最后对图像去噪、增强、配准和融合算法进行仿真试验，并对试验结果进行客观的分析。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外图像融合的研究现状

1．3 文章结构

第二章 图像融合系统及原理

2．1 红外图像和微光图像

2．1．1 红外图像

2．1．2 微光图像

2．1．3 红外图像与微光图像的比较

2．2 采样及编码

2．2．1 数据采样

2．2．2 信号的量化和编码

2．3 FPGA设计

2．3．1 设计语言

2．3．2 设计流程

2．4 图像融合效果的评价

2．4．1 客观评价法

2．5 本章小结

第三章 图像处理算法

3．1 图像融合预处理

3．1．1 图像去噪

3．1．2 图像增强

3．2 图像配准

3．2．1 图像变换

3．2．2 图像配准的一般步骤

3．3 基于像素级的图像融合算法

3．3．1 加权平均法

3．3．2 基于图像金字塔融合法

3．3．3 基于加权中值塔形分解融合法

3．3．4 算法比较

3．4 本章小结

第四章 基于FPGA的系统硬件设计

4．1 系统模块划分

4．2 视频转换模块

4．2．1 初始化

4．2．2 色彩空间转换

4．3 图像处理器模块

4．3．1 图像处理器设计

4．3．2 FPGA芯片选择

4．3．3 FPGA配置

4．5 存储模块

4．6 输出模块

4．7 本章小结

第五章 基于FPGA的系统逻辑实现

5．1 视频信号同步

5．2 图像存储

5．2．1 FIFO控制器

5．2．2 SDRAM的基本操作

5．3 图像预处理的FPGA实现

5．3．1 改进中值滤波的FPGA实现

5．3．2 平台直方图均衡法的FPGA实现

5．3．3 图像配准的逻辑实现

5．4 图像融合的逻辑实现

5．5 实验分析

5．5．1 图像滤波效果分析

5．5．2 图像融合结果分析

5．5．3 计算量分析

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 论文工作总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究项目和成果