一种自适应双平台直方图红外图像增强算法及其fpga实现

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1、分类号学号M200971606学校代码10487密级硕士学位论文一种自适应双平台直方图红外图像增强算法及其FPGA实现学位申请人：涂志强学科专业：通信与信息系统指导教师：马泳教授答辩日期：2012年1月15日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringAnadaptivedoubleplateaushistogram equalizationalgorithmforinfrared imageenhancementandit

2、srealizationonFPGACandidate:TuZhiqiangMajor:CommunicationandInformationSystemSupervisor:Prof.MaYongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJan.，2012独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究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在

3、文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在___年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘

4、要与可见光成像不同，红外成像的图像信息中像素灰度级比较集中，对比度差。针对红外图像高背景、低反差、细节信息易淹没于背景的特点，目前最常用的是直方图均衡化算法或者修正的直方图均衡化算法，如平台直方图算法。然而，当前采用的平台直方图算法往往存在平台值不能适应红外背景变化的问题。文章的目的则在于提出一种能够适应不同红外背景的自适应双平台直方图均衡化算法。双平台直方图算法采用上限平台阈值防止以背景噪声为主、含像素量较多的灰度级的过度增强；同时设定下限平台阈值，防止含像素量较少的细节信息的灰度级在增强过程中被其它灰度级合并。双平台值的设定实现了在突出红外图像中

5、细节灰度信息的同时，抑制背景信息过度增强。在此基础之上，文章提出的算法还根据实时红外图像的统计直方图信息，以其局部极大值的均值近似估计来得到上限平台阈值，同时通过确定最小灰度间隔的方法迭代计算下限平台阈值，从而实现了对上限和下限平台阈值的自适应实时计算与更新，保证了算法能适应不同红外背景对红外图像进行自适应增强。在此基础之上，文章还设计了该算法基于FPGA的硬件实现架构，并通过充分利用FPGA并行、流水的数据处理能力，实现了算法对红外图像的实时高速自适应增强。在与传统双平台直方图均衡化算法以及单平台迭代的直方图均衡化算法的对比实验中，文章所述算法在各

6、种场景下都表现出更好的红外图像增强效果。同时，采用对比度质量评价参数分析显示，文章所述算法的图像对比度增强效果相对于传统双平台直方图均衡算法提升了2～10dB。理论分析和实验结果均表明，文章提出的算法不仅能有效的增强红外图像对比度，还能很好地适应场景的变换；同时，该算法基于FPGA的硬件实现具有高吞吐率的数据处理能力，满足了当今快速发展的红外成像技术对于高分辨率、高帧率实时红外图像处理的要求，因而具有很好的实用性。关键词：自适应算法；双平台直方图均衡化；FPGAI华中科技大学硕士学位论文AbstractAsdifferentfromvisibleli

7、ghtimaging,graylevelsofinfraredimageobtainedfrominfraredimagingareconcentratedandthereforetheimagehaslowcontrast.Histogramequalizationormodifiedhistogramequalizationsuchasplateauhistogramequalizationarethemostfrequentlyusedimageenhancementalgorithmsespeciallyforlowcontrastandhi

8、ghbackgroundinfraredimage.Howeverplateauhistogramequal