基于FPGA的实时视频增强北大核心

在图像制导应用中,针对雾霾等恶劣天气情况下形成的低对比度图像中目标跟踪稳定性不高的问题,需要对输入的低对比度视频图像进行实时增强预处理。限制对比度自适应直方图均衡算法(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization,CLAHE)是一种增强效果较好、计算简单且易于并行实现的方法,重点研究CLAHE算法架构以及FPGA硬件实现过程,并在Xilinx公司的Virtex-5系列FPGA硬件平台和MODELSIM仿真软件上对算法进行了时序分析、增强效果验证。通过软件仿真和实际平台测试验证,设计正确可行,在实时增强的基础上有效提高目标跟踪精度。     

高分辨率视频图像实时增强系统的设计

雾霾天气情况下,视频成像跟踪系统采集到的图像往往呈现对比度低、灰度分布集中的特点,地面的军事人员很难准确、快速的识别跟踪目标,为了解决这一问题,本文以Xilinx公司的Spartan 3AN系列低成本FPGA芯片为核心,设计了高分辨率（1004×1004）视频图像实时增强系统,主要工作为系统硬件平台的设计和限制对比度直方图自适应均衡(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization—CLAHE)算法的FPGA实现。通过实际系统测试,设计满足实时性的要求,同时增强效果明显,可以清晰的识别目标。该系统可用于医学图像增强、交通检测及航空航天等多个领域,具有较高的实用价值。     

基于模糊理论和CLAHE的雾天图像自适应清晰化算法

为了解决雾天图像低对比度的问题,提出了一种基于模糊理论和CLAHE的雾天图像的自适应清晰化算法.此算法结合图像的均值和标准差,将雾天图像从空域转换到模糊域,采用模糊增强算法实现全局雾天图像的自适应对比度增强后再采用有约束的局部直方图算法对雾天图像的亮度分量进行处理,在空域内进一步实现雾天图像的对比度增强.实验结果表明,该算法将模糊域和空间域的方法相结合,可以提高雾天图像的亮度和对比度,使雾天图像的视觉效果得到一定改善.     

基于CLAHE的红外图像增强算法

针对原始红外图像信息在压缩转换中数据信息丢失或弱化的问题,提出一种基于CLAHE(对比度受限自适应直方图均衡)的红外图像增强算法。该算法首先对14位原始红外图像的像素灰度级进行调整,然后通过CLAHE算法获得基图像,再通过原始图像与双边滤波后图像的差值获得细节图像,进一步通过高斯滤波算法滤除细节图像的噪声,最后合成得到输出图像。仿真结果显示:通过该算法,原始图像的对比度及边缘细节信息得到很大程度的增强。本文算法的图像增强效果优于PE算法和CLAHE算法。     

一种新的红外弱小目标检测与跟踪算法

针对低信噪比下红外序列图像中弱小目标的检测与跟踪问题,提出了一种新的基于双边滤波的方法.首先将传统的二维双边滤波扩展为空-时三维双边滤波,由于同时利用了红外序列的空域信息和时域信息,该三维双边滤波能在抑制噪声的同时增强目标和背景之间的对比度.用其实现红外图像的预处理,再用门限分割检测出红外序列中的弱小目标.同时,用序贯蒙特卡洛方法对检测到的弱小目标进行跟踪.实验中,用实际红外序列图像对算法进行了验证,结果表明,在低信噪比下,所提算法能对红外弱小目标进行实时检测和跟踪.     

基于布谷鸟搜索优化的红外热像仪对比度增强方法

由于探测器原理性的缺陷,红外热像仪所获图像的对比度低、细节不明显。对比度受限的自适应直方图均衡化方法(Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization, CLAHE)能够增强红外图像的对比度,但是其受限参数无法适应不同的场景,且需要手动调整。作为一种智能种群优化算法,布谷鸟搜索算法具备强大的寻优能力。基于该算法,使CLAHE方法在不同场景下获取最优参数,进而实现红外图像对比度的场景自适应增强。实验分析表明,这种改进的算法具有可行性和适应性。     

复杂背景下低对比度目标的光学相关探测和识别

光电混合联合变换相关器可以实现光学图像的探测、自动识别、实时跟踪和高精度定位.但当实际的目标图像对比度低、背景噪音大时,相关峰对比度降低,甚至没有相关峰.文章将空域直方图均衡化与频域滤波器相结合,提高了目标图像的对比度,减小了背景噪音,获得了尖锐的相关峰,解决了复杂背景低对比度目标图像的识别问题,获得了很好的实验结果.大量的计算机模拟和光学实验表明,相较于其他复杂的算法,该算法简单、实现速度快,效果良好.     

基于自适应动态范围CLAHE的雾天图像增强

针对雾天图像对比度低、细节模糊的问题，提出了一种自适应动态范围CLAHE的雾天图像增强算法。引入自适应参数T1和T2自动调整图像重分配的范围，对传统的CLAHE进行改进，结合同态滤波改善图像过亮、过暗区域；原始图像通过多尺度细节增强算法进行细节增强处理；将处理后的细节图像与同态滤波处理后的结果相结合，达到图像对比度和细节增强的目的。通过信息熵、局部对比度、平均梯度和运行时间4种客观评价指标对图像结果进行对比分析，主观与客观测试结果表明，所提算法可有效增强图像对比度、凸显细节信息，便于雾天图像信息的提取。     

基于三直方图均衡的SF6红外图像对比度增强方法

电力设备SF₆泄漏气体红外图像容易淹没在背景中，肉眼难以辨识低对比度图像中泄漏气体情况，给电力设备检修带来了困扰。提出了基于三直方图均衡的SF₆红外图像对比度增强方法。首先，利用三样条插值拟合图像直方图得到二阶连续曲线，计算每个灰度级对应的一阶导数绝对值。其次，根据一阶导数绝对值和直方图分布划分直方图为两个波峰和一个相对平坦的波谷区域；最后，根据波峰和波谷将直方图分为3个子图，对3个子图分别进行直方图均衡后合并为增强图像。为了验证算法有效性，对现场拍摄的电力设备SF₆泄漏低对比度红外视频流进行增强，并与CLAHE和双直方图均衡算法进行对比。实验结果表明：本文方法在提升图像的整体对比度同时增强了泄漏气体与周围图像的对比度，提升泄漏气体红外图像视觉效果，相比于CLAHE和双直方图均衡方法，本文获得的峰值信噪比和均方根对比度值更高，增强后的图像质量更好。     

大气相干长度仪全屏自动跟踪测量软件

介绍了大气相干长度仪测量软件的升级改进.该软件对原有图像处理方法进行了改进,提高了目标光斑的识别效率,将原有的半屏测量拓展为全屏测量,增强了系统的测量稳定性.同时,升级后的测量软件实现了大气相干长度仪在复杂环境下进行图像灰度和对比度的自动调节,仪器在执行跟踪测量任务时可以根据背景光变化实时调节目标识别算法的参数,进而能...     

硬件实现一种新的红外图像边缘检测算法

红外热成像系统的输出图像非均匀性比较明显,成像模糊,因此研究针对红外图像的锐化增强算法,具有比较重大的意义。一种新的红外图像组合边缘算法在软件仿真上的有效性已经探讨过,在此基础上,对算法稍作改进,重点探讨该算法在硬件实时图像锐化增强上的有效性。为此,设计FPGA＋SRAM的硬件结构,探讨该算法在硬件系统上的实现方法,分...     

基于FPGA的电力传动实时仿真平台的设计

针对传统电力传动仿真软件如MATLAB/SIMULINK具有仿真时间长、对计算机硬件要求高等缺点,给出了一种针对电力电子装置实时仿真系统的建立方法,通过对带阻感负载的H桥逆变器进行特性模拟,给出了基于System Generator的实现流程。在FPGA内部实现一个SPWM信号发生器、H桥仿真器及阻感负载仿真器,构成一个完整的单相H桥逆变系统。最后在Xilinx公司S3EStarter_ug230 FPGA实验平台上对整个系统进行实时仿真,并采用DAC对仿真波形进行输出显示,结果验证了整个实时仿真系统的正确性。     

适用于软件无线电基带芯片验证的实时原型平台

随着半导体芯片器件规模急剧增长,对芯片的功能验证以及场景验证提出了更多的挑战。而对于基带SOC芯片,挑战则更加显著。基带SOC芯片的设计验证涉及到大量算法、信号处理专用电路、软硬件协同、实时复杂场景等功能评估与验证。一般通用的芯片验证方法(基于测试用例的服务器离线验证以及FPGA原型验证)无法覆盖对基带芯片评估、验证以及测试的要求。针对基带芯片设计验证需求,本文设计并实现了一个基于软件无线电的通用实时原型平台,可满足不同频段、不同协议的基带芯片的算法评估、功能及场景测试需求。本文基于该通用实时原型平台,成功的对一款GPS/BD导航基带芯片进行了实时原型验证,解决了原有离线仿真不能满足的实时场景验证需求,使得基带芯片的验证环境更加贴近真实环境,从而极大的提高了芯片的成功率。     

基于FPGA平台的媒体系统芯片验证框架

针对媒体系统芯片的不同仿真和验证要求,提出了一种基于FPGA平台的媒体系统芯片验证框架。采用层次化的方法设计软件平台,实现了软件平台的可配置性;采用面向多媒体处理的改进总线结构,实现了硬件平台的可配置和可重用性。基于提出的媒体系统芯片验证框架,快速构建了音频解码系统芯片验证平台,实现了对128 kbps,44.1 kHz立体声AAC LC的实时解码,达到了验证要求。     

基于ARM7TDMI的SoC芯片的FPGA验证平台设计

针对片上系统(SoC)开发周期较长和现场可编程门阵列(FPGA)可重用的特点,设计了基于ARM7TDMI处理器核的SoC的FPGA验证平台,介绍了怎样利用该平台进行软硬件协同设计、IP核验证、底层硬件驱动和实时操作系统设计验证.使用该平台通过软硬件协同设计,能够加快SoC系统的开发.整个系统原理清晰,结构简单,扩展灵活、方便.     

基于FPGA的视频实时边缘检测系统

于对视频图像检测与识别的需要,提出了一种基于FPGA的视频边缘检测系统设计方案,并完成系统的硬件设计.通过FPGA控制摄像头进行视频采集,双端口SDRAM对图像数据进行缓存,FPGA再对数据进行实时处理.实际采用DE2-115开发板和CMOS摄像头OV7670为硬件平台进行验证.结果表明,该系统具有实时性高,检测准确的特点,达到了设计要求.     

基于FPGA的实时图像自适应中值滤波器设计

利用自适应的中值滤波算法,设计了基于FPGA的实时图像自适应中值滤波器。与之前的软件实现方法相比,程序能满足实时性的要求,且占用资源少,是一种简单易行的方案。在Xilinx硬件平台上已经得到验证。     

一种新型多媒体SoC验证平台原理及其实现

提出了一种基于ADSP-BF537的新型多媒体SoC验证平台,以满足多媒体SoC音视频编解码功能模块的实时验证。介绍了整个平台的基本组成,以及BF537与SoC接口的软硬件设计;最后,以验证用于SoC的MP3硬件解码器模块为例,讨论了如何利用BF537,在多媒体SoC的FPGA原型内进行软硬件协同验证。该验证方案已经成功应用在深圳艾科创新微电子有限公司的一款多媒体SoC设计流程中。     

基于FPGA与Cortex—M3的仿真验证平台设计

本文主要介绍基于xillaxK7系列FPGA与ARMCortexM3处理器设计的可用于仿真与芯片验证的综合平台。本文结合FPGA与ARMCortexM3处理器的技术特点,着重描述了该平台的软硬件设计与应用场合,并介绍了平台实际使用情况。