嵌入式图像增强系统设计与实现

嵌入式图像增强系统设计与实现

作者:师大云端图书馆 时间:2018-04-27 分类:硕士论文 喜欢:3791
师大云端图书馆

【摘要】图像增强主要是将图像转换成为较为适于机器识别、分析以及人眼观察的形式,改善图像的质量和视觉效果,以便获得更清楚、明晰的富含大量有用信息的可使用图像。对于航拍图像,由于恶劣的天气条件和拍摄距离远会使图像的对比度低、图像的纹理细节模糊。针对航拍图像的对比度低、细节模糊的问题,本文提出了直方图分割的自适应函数规定化航拍图像增强算法。该算法首先将图像的直方图平均分割成四个子层,然后根据每个子层内灰度值累积概率密度和的大小,将子层的灰度值范围重新映射,从而提高图像的对比度。为了更好的增强图像中的细节信息,本算法根据分割后子层的特征求取每个子层的自适应函数,最后根据该函数完成每个子层的规定化处理。为了实现对图像的实时增强处理,本文搭建了嵌入式图像增强系统。通过对功能需求、硬件整体结构以及系统软件结构的方案研究,最终设计了以FPGA+DSP为核心的图像增强系统。为了设计该图像增强系统,对系统中所用到的芯片以及系统中的接口进行了研究。比如DSP芯片、FPGA芯片、CameraLink接口和ASI接口技术,从实际项目出发,对系统中主要芯片进行了选型。其中系统中选用Altera公司的Cyclone3系列芯片EP3C16Q240FPGA做为系统的协处理器负责系统中数据的缓存以及所有数字逻辑控制,选用的TI公司的TMS320C6455DSP芯片作为该系统主处理器完成图像的增强处理。在系统软件方面,采用VerilogHDL硬件描述语言实现了FPGA内部功能模块的设计,包括图像采集模块、图像缓存模块以及图像传输模块。本系统中采用FPGA内的双口RAM作为高速缓存器利用乒乓操作方式完成对实时的图像数据缓冲,有利于DSP与FPGA之间数据的交互。DSP利用EMIF接口以EDMA方式读取高速缓存器双口RAM中缓存的图像数据并进行增强处理,最后DSP再将处理完图像数据通过EMIF接口以EDMA方式传送回FPGA,FPGA接收来自DSP的数据时也是按照乒乓操作方式。最后FPGA将处理后数据按照ASI接口协议传输给下级系统。通过对系统的硬件和软件的联合调试,系统达到每秒1024*1024*8bit*30帧图像的实时增强处理的要求。
【作者】赵凡;
【导师】张葆;
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),光学工程,2013,硕士
【关键词】图像增强;嵌入式系统;DSP+FPGA;Cameralink接口;乒乓操作;

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