基于fpga的视频去雾系统设计与算法研究

《基于fpga的视频去雾系统设计与算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号：TP391论文编号：102870318-SX030学科分类号：080402硕士学位论文基于FPGA的视频去雾系统设计与算法研究研究生姓名张驰宇学科、专业测试计量技术及仪器研究方向计算机测控指导教师贾银亮南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringStudyonSystemDesignandAlgorithmofVideoDehazingSystemBa

2、sedonFPGAAThesisinMeasuringandTestingTechnologyandInstrumentsByChiyuZhangAdvisedbyProf.YingliangJiaSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要近年来，国家工业技术快速提高，导致污染日渐严重，雾霾天气不断增加。在雾霾条件下，大气能见度降低，户外视觉设备拍摄的图像和视频会发生严重降质。随

3、着智慧城市快速普及，城市的大街小巷中监控设备越来越多，所以研究视频实时去雾具有现实的重要价值和意义。随着微电子技术不断进步，视频去雾的研究不再局限于PC机，本文对去雾算法和FPGA设计进行了深入研究，最终设计了基于FPGA的视频去雾系统。首先，本文分析了去雾研究的重要意义和价值，详细介绍了国内外在该领域的研究现状以及遇到的问题和解决方法。针对去雾系统的需求和各种核心处理器的特点，本文选择FPGA作为系统核心处理单元，并对视频去雾系统进行了总体架构设计，详细分析、论证了视频采集、帧存储、视频显示等子系统方案。其次，着重分析了暗通道先验估计理论及其优缺

4、点，再综合运用现有方法，针对本文设计目标对He算法提出改进，在保证去雾效果前提下，减少了算法复杂度。在此基础上，为了达到视频去雾的实时性和消除闪烁现象，对大气光值及暗通道图的计算进行了优化。在计算大气光值时，根据视频中相邻帧之间的相关性，将一帧画面的大气光值延用到其后的若干帧，并从保证显示效果的角度，确定了大气光需要重新计算的条件以解决大气光发生突变的情况；并且提出一种大气光的计算方法，通过暗通道图各个像素灰度的最大值、最小值、均值来求阈值，通过阈值筛选出最亮的0.1%的像素，避免了排序运算，提高了算法的效率。在计算暗通道图的过程中，根据视频中相邻

5、帧之间的相关性，将一帧画面的暗通道图延用到其后的若干帧。在对某一帧进行去雾计算时，根据其像素灰度与原暗通道图的关系判断是否需要重新计算暗通道图，若不需要重新计算，则对原暗通道图进行修正，该方法在保证去雾效果的前提下大幅减少了计算量。最后，本文在以FPGA为核心的平台上实现了所设计的视频去雾算法，包括求解暗通道图、除法计算优化以及图像增强等。综上，本文设计了去雾系统的硬件平台和软件算法，通过理论分析和实验验证可以证明，本文设计的视频去雾系统具有良好的去雾效果，且满足实时性的要求。关键词：视频去雾，FPGA，暗通道先验，实时I基于FPGA的视频去雾系统

6、设计与算法研究AbstractInrecentyears,theindustrialtechnologyofChinahasbeenrapidlyincreasing,resultinginincreasinglyseriouspollutionandincreasingfogandhaze.Infoggyconditions,visibilityintheatmosphereisreducedandimagesandvideotakenbyoutdoorvisionequipmentareseverelydegraded.Withtherapid

7、popularizationofsmartcity,therearemoreandmoremonitoringequipmentsinthestreetsofthecity.So,itisofgreatrealisticvalueandsignificancetostudythereal-timedefoggingofvideo.Withthedevelopmentofmicroelectronictechnology,theresearchonvideodefogginghasbeennolongerconfinedtoPC.Inthisdiss

8、ertation,thedefoggingalgorithmandFPGAdesignhavebeenstudiedind