基于cnn 的红外图像预处理系统的研究与设计

《基于cnn 的红外图像预处理系统的研究与设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的论文《基于CNN的红外图像预处理系统的研究与设计》，是本人在导师指导下，在哈尔滨工业大学攻读硕士学位期间进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字王思睿王暕来日期：2007年7月23日TheResearchanddesignofInfraredImagesPreprocessingSystemBasedonCNNAbstract:Thispaperintrod

2、ucesthedesignofasystemonPreprocessingofInfraredImages,withthecoreprocessorofFPGA.ItmakesuseoftheDE2DevelopmentBoardtointegratemostofthefunctionalmodulesonaFPGAwhichisproposedbyAlteraCorporation.Itoptimizesthesystem’sperformancegreatly.ThisprojectadoptsalowcostandhighdensityFPGAasca

3、rrier;itimprovestheflexibilityofdesigningsystem.ThisprojectimprovestheefficiencyofprocessingbydevelopingCellularNeuralNetworkIPcore,whichmakesthebestuseoftheadvantagesofCNNonImageprocessing.ASchemeofEfficientImplementationofCNNwasrealized,andtheDAAlgorithmcanofferthehigherrunningsp

4、eed.Keywords:EdgeDetecting;CellularNeuralNetworks;FPGA基于CNN的红外图像预处理系统的研究与设计王思睿王暕来杨春玲(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨150001)摘要：本文设计了一个以FPGA为核心处理器实现红外视频图像数字预处理的系统，利用Altera公司提供的DE2开发板，把系统大部分的功能模块集成在一片FPGA上，大大优化了整个系统的性能。该方案采用Altera公司推出的低成本、高密度的CycloneⅡ系列FPGA，提高了系统的设计灵活性。细胞神经网络IP核的开发，充分利用了细胞神经网络在

5、图像处理方面的优势，提高了整个系统的处理效率。实现了细胞神经网络的一种高效数字实现方案,并且采用分布式算法可以提供更高的运行速度。关键词边缘检测；细胞神经网络；FPGA；引言红外视频图像数字预处理系统是红外焦平面阵列探测器必备的后处理电路，对成像质量有很大的影响。随着红外弱小目标检测技术开始广泛应用于制导、跟踪、自动控制、人工智能等诸多领域，这些应用对红外成像质量的要求越来越高。[1-2]因此，研究红外视频图像数字预处理系统有很大的意义。本文从细胞神经网络模型研究开始，将细胞神经网络的模型、算法研究与具体的图像处理特别是在图像边缘检测中的应用紧密结合，充分将

6、理论和实践联系起来。将设计好的模板应用到图像的边缘检测中，利用FPGA的并行性特点，建立基于CNN的红外图像预处理系统，用于进行实时的图像处理。该系统硬件电路包括两路视频A/D，数据缓冲同步FIFO，FPGA，数据存储、颜色空间转换等功能模块。系统能够完成对IRFPA信号的正确读出，并将读出的视频模拟信号经A/D转换器转换为数字信号，经FIFO缓冲后进入存储器，之后经过中心数字信号处理器进行必要的处理（边缘提取），最后输出标准的VGA模拟视频信号，传送到显示器。1图像预处理实现原理分析红外图像预处理的目的在于，改善图像数据，抑制不需要的变形或者增强某些对于后

7、续处理重要的图像特征，为后续的目标识别与跟踪提供方便。这里做的预处理为边缘提取，即对处于最低抽象层次上的图像所进行的操作，此时处理的输入输出为亮度图像。这些图像是与传感器抓取到的原始数据同类的，通常是用图像函数值矩阵表示的亮度图像。整个系统的核心处理部分是由细胞神经网络IP核实现的。细胞神经网络（CellularNeuralNetwork，CNN）是以神经网络的联接方式为背景，具有实时信号处理能力的大规模非线性模拟电路。从结构上讲，CNN类似于细胞自动机，即细胞神经网络中的每一个胞元仅与它的邻近胞元相连接，相连胞元之间存在直接通信，而非邻近胞元之间不直接联接

8、，但是由于连续时间下的动态传播，可以间接影响不相邻的