基于FPGA的实时视频去雾系统的研究与实现.pdf

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1、：醉单位代码：１０２９．１密级：公开硕女《化＇｛合Ａ曇參论文题目：基于ＦＰＧＡ的实时视频去雾系统的研究与连现４＇與？：■？Ｔ＇又‘．－女．，；．，１０１２０１０６１３学号；１１姓名＾曹亚辉导师刘峰教授／博导号与信息处理学科专业信研究方向图像处理与《媒体通信申请学位类别王学硕±论文提交二零一五年四月日期ResearchandImplementationofReal-timeVideoDehazingSystemBasedonFPGAThesisSubmittedtoNanji

2、ngUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByYahuiCaoSupervisor:Prof.LiuFengApril2015南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。思我所知，，除了文中特别加［＾＾标注和致谢的地方外论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢

3、意。一。本人学位论文及涉及相关资料若有不实Ｉ愿意承担切相关的法律责任＞＾研究屯签名：日：中乂期＿如南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可Ｗ保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文：搜；化许论文被查阔和借阅；可抖将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可＾处采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文，本文电子义档的内容和纸质一论文的内容相致。。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研巧生院办理涉密学位论文在解密后适用本授极书。■；研巧生签名麥导师签名：朱日期ｒ￥ｄ乃摘要近年来，工业技术快速发展导致环境恶

4、化加剧，雾霾天气逐渐增多，较严重地影响社会生产和生活秩序。雾天图像的清晰化处理作为图像预处理的重要环节之一，对图像处理和计算机视觉等领域有着非常重要的影响，图像去雾的研究渐成热点之一。随着计算机及半导体等技术的发展，人们对视频处理设备提出了小型化、实时化、高清化等要求，如何在保证视频去雾效果的同时保证视频的高清化、实时化是一个重要的研究方向。本文首先分析了去雾方法目前所具有的现实意义和应用价值，介绍了国内外在该领域的研究现状，对视频去雾系统进行了总体方案设计。针对视频去雾系统中的视频输入输出、图像帧缓冲以及内部总线接口等各个子系统进行了详细的方案对比与论证，设计了视频去雾系统的电路与逻

5、辑框架。其次，详细阐述了基于暗通道先验的单幅图像去雾算法原理，分析了算法中各部分的运算量，在保证去雾效果的前提下对暗通道计算等运算量较大的模块进行改进与优化，减少了图像去雾算法的运算复杂度。接着，在FPGA上利用VivadoHLS高层综合工具实现了暗通道先验图像计算、雾天透射率图像计算和去雾图像生成等模块的逻辑电路，高效地完成了图像去雾算法的移植。根据视频时域连续性的特点，设计了视频去雾辅助算法以解决图像去雾算法处理视频过程中存在的视频闪烁等问题，并采用软硬件联合处理方法实现了视频去雾算法。随后，分析了视频去雾系统中外部帧缓冲存储接口、去雾算法模块、视频输入输出以及内部总线接口等关键模

6、块存在的高延迟与低吞吐量等性能瓶颈，分别对它们进行了优化，减少了各模块的传输延迟并增加了其传输带宽，扩展了视频去雾系统对720P高清实时视频处理的支持。最后，采用RTL仿真的方法对基于FPGA的图像去雾算法进行验证，并对实际系统中的各个模块进行功能测试，给出了视频去雾系统进行高清视频去雾处理前后的效果对比图。测试结果表明，系统实现了预期的高清实时视频去雾功能，并且具有效果良好、自适应去雾等特点。关键词:视频去雾，FPGA，实时，720P，暗通道先验IAbstractRecently,withthedevelopmentofindustrialtechnology,environment

7、aldeteriorationandfogweatherhasbecomeasevereproblemandcausedseriousimpactonsocialproductionanddailylife.Imagedehazing,asanimportantpartofimagepre-procesing,hasagreatimpactonimagepost-processingandcomputervision.Therefore,ima