基于FPGA的红外图像处理系统及算法设计

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1、硕士论文基于FPGA的红外图像处理系统及算法设计摘要红外热像仪，不管是在军事还是民用领域，都有广阔的应用前景。红外焦平面成像系统是红外成像技术的发展趋势，研制小型化、便携式、高清晰度的红外热像仪将具有重要的意义。本课题研制的基于FPGA的红外实时图像处理系统是红外热像仪整机项目的重要组成部分。整个项目的目标是研制小型红外热像仪，实现低噪声、低功耗、高性能，并能实时显示高质量的红外图像。由于红外焦平面探测器各阵列元响应得非均匀性严重限制了红外热像仪的成像质量，因此实时的非均匀性校正是红外焦平面探测

2、器应用的关键技术之一。本文在研究红外焦平面阵列非均匀性的特点和成因后，首先设计了红外图像实时处理的硬件平台。本硬件平台以FPGA为核心处理器，外围芯片主要有存储器和D／A等。该平台为红外探测器提供驱动信号，实现图像算法。具有实时性好的优点，提高了图像数据的传输速率，图像处理算法的延时也得到了很好的解决。本文在分析常用的非均匀性校正算法及存在的问题基础上，结合探测器的非均性模型对两点算法进行了改进。根据FPGA的特点，对算法进行了优化，通过VHDL语言编写程序，最终取得了较满意的效果。本课题研究的

3、实时红外图像处理系统，实现了对红外焦平面阵列进行实时两点校正的图像处理算法，同时具有实时性好，通用性强的优点。红外热像仪整机项目取得了成功，各方面都达到了既定目标，红外图像显示效果非常清晰。关键词：红外热像仪，实时红外图像处理系统，非均匀性校正，算法优化AbstractTheinfraredthermalimageriswidelyusedcivilmarket．Theimagingsystemofinfrareddevelopingdirectionofinfraredimagingsyste

4、m．andHDimagingsystemofIRFPA．inmanyareasnomatterinmilitaryfieldorfocalplanearrays(IRFPA)isthefutureItisveryimportanttodeveloplittlemobileThereal—timeimageprocesssystembasedontheFPGAwhichisstudiedinthispaperisamainpartoftheinfraredthermalimagerproject．

5、Thisprojectistoaccomplishtheinfraredthermalimagerandobtainhighqualityreal-timeinfraredimage．Thesystemhastheadvantagesoflow-noiseandthepowerconsumption，aswellasthehigh-performance．ThenonuniformityofIRFPAgreatlylimitstheinfraredimagequality,SOreal．time

6、nonuniformitycorrectionisoneofthekeytechnologiesintheapplicationofIRFPA．Inthispaper,thecausesandfeaturesofnonuniformityintheinfraredsystemarestudiedbeforethehardwarereal—timesystemdeveloped．TheFPGAisdesignedasthecenterprocessorintheimageprocesssystem

7、，andsomeotherchipsareusedontheboardsuchasSRAMandD／A．Thesystemderivestheinfrareddetectorandimplementstheimageprocessprogram．Itisreal—time，notonlyraisestheefficiencyoftransferringdata,butalsoreducesthedelaytimeofprogram．Basedontheanalysisofordinarynonu

8、niformitycorrectionalgorithmsandtheexistingproblems，annewalgorithmoftwo—pointcorrectionforIRFPAwithnonlinearresponseisproposed．ThealgorithmisoptimizedandimplementedbyVHDLlanguageinFPGA．Thesystemisdevelopedandtheclearimagehasbeenobtained．Ultimately,th