红外视频图像增强处理系统设计new

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1、第34卷第3期2008年5月光学技术OPTICALTECHNIQUEV01．34No．3May2008文章编号：1002—1582(2008)03。0452—03红外视频图像增强处理系统设计+田思1一，乔建良1一，邱亚峰1，高有堂1，一，常本康1(1．南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京210094；2．南阳理工学院电子与电气工程系，河南南阳473004)摘要：为红外视频图像的实时增强设计了一套可应用于空间狭小环境巾的小型化图像增强处理系统。以FPGA为系统核心，并使用CPLD对系统进行配置，简化了系统设计，使处理系统硬件更加紧凑，运行更加

2、町靠。给出了系统主要功能模块的实现方法。在红外视频图像系统中使用，图像增强效果明湿。关键词：应用光学电子学；红外视频；图像；增强；FPGA；系统中图分类号：TN247文献标识码：ADesignofenhancementprocesssystemforinfraredvideoTIANSil·2，QIAOJian—lian91，2，GAOYou．tan91，2，QIUYa．fen91，CHANGBen—kan91(1．InstituteofElectronicEngineeringandOptical"Ibchrdogy，NanjingUnive

3、rsityofScienceandTechrdogy，Nanjing210094，China)(2．DepartmentofElectronicandElectridanEngineering，NanyangInstituteofTechnology，Nanyang473004，China)Abstract：Anenhancementprocesssystemfori11fraredvideoisdesigned．ItiskernelforthesyStemtoLkcleFPGA，andCPLDisusedtOdisposethesystem．

4、makingtheprocesssystemhardwaremorecompact．ItismorereliabletO门m．Theimple—mentationmethodofthesystemmainfunctionmoduleisprovided．Itisusedinthe[nlagesystemoftheinfraredvideo．Theef—fectofimageenhancementisobvious．Keywords：appliedoptoelectronics；infraredvideo；image；enhancement；sy

5、stem0引言1系统原理红外视频图像反映的是场景中各物体表面的热分布情况，由于利用物体自身红外辐射成像，从而在根本上解决了夜间观察中光强不足的问题，也解决了伪装和自然景物的识别问题。红外辐射具有较强的穿透雾、霾、雨、雪的能力，其作用距离和观察效果受天气影响较小，因此红外热成像系统能24h全天候工作。红外视频图像在医学、航天、军事、电力等方面都有广泛的应用。但是，红外图像有明显的缺陷，在视觉上红外热图像表征景物的温度分布是灰度图像，没有彩色或阴影，对人眼而言，分辨率低；在数字特性上红外图像的对比度差，动态范围大，但其只敏感于目标场景的辐射，而对场

6、景的亮度变化不敏感。如何扬长避短、提高红外视频图像质量，是红外应用中的关键问题，为此我们设计了一套小型红外视频图像增强处理系统。在此系统中，采用FPGA大规模可编程器件，简化了系统设计，提高了系统的整体性能，可应用于一些安装空间狭小的特殊环境中。本图像处理器通过视频专用A／D芯片将采集的红外视频信号转换为数字信号，利用FPGA强大的编程和逻辑功能，实现灰度的变换，平滑滤波和递归降噪、灰度拉伸等一系列图像处理方法，实现红外视频图像的去噪和增强。而系统采用FPGA的速度是ns数量级，完全满足实时视频处理的需要。其原理框图如图1所示。视频图像处理流程

7、：(1)上电后，由CPLD配置专用视频A巾芯片，完成必要的初始化；视频输出立视频预处理及D／A参数配置CPI．D图1原理框图(2)A／D将视频信号转换为8位数字信号(即像素的灰度)，并将该数字信号与视频输入有关的行场同步信号和像素时钟送入FPGA；(3)FPGA在像素时钟下，完成四帧累加，灰度拉伸，平滑滤波和背景均一等一系列的处理，整个流·收稿日期：2007—07—13E-mail：tsnstsl234@163．corn作者简介：田思(1971．)，男，南京理工大学高级工程师，在读博士，从事夜视技术、图像处理研究。452第3期田思，等：红外视频

8、图像增强处理系统设计程是以流水线方式实现的；(4)处理过的像素灰度信号，合成视频信号必需的混合同步，混合消隐信号和像素时钟，由FPGA送入专用的视频D