基于fpga的图像增强和模板匹配系统的设计与实现

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1、：担穗＿￣＾．ｉ胃鉴帮中圓科学院大学胃ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ〇ｔＳｃｉｅｎｃｅｓ＠ｙ硕：ｔ学位论女一；；．－。邊片＇片某于ＦＰＧＡ的圍像增强和模板匹配系统的设计与实现＇－：．ｖ．．？■：＇作者姓名；侯天娇指导教师；郝志成副研究贵中国科学院长春光学精密机械与物理研究規学銭别：巧硕±—：＇當麵机肥程一：…＿＿Ｊ芝科学院长春光学精密机械与物理研究所’培养单位：中国顆麵独创性声明本人郑重卢明：所捉交的学位论文是本人在导师指Ｆ独立进行研究工作所取得的成巧

2、。热，Ｌ；我所知除了特别加ｉｌ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰巧过的研究成果。对本人的研究做出重要贾献的个人和诞体，均己在义中作了明确的说明。本卢明的法律结巧山本人承担。人次又＾若．＇学位论文作者签名：Ｈ期体气：学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解中围科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所軒关保留、使巧学位论文的规定，目Ｐ：中岡科学院大学及中岡科学院长春光学賴密机械巧物理研究所有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的夏印件和电子，允许论文被巧阅和借阅。木人授权中两科学院大学及版巧密机械中科学院长眷光学精

3、理可论全入可物研究所将学位文的部或部分有关数据库进索，采用影内容编行检、。印缩印或其它复制手段存、汇编学位论文保本（密的位论文适用）钻学扣解密后本授权书＼￣￣＾快名：保名：学位论文作者签指导教签师＾＾．／：（：Ｕ期八日期又业：学位论文者后去向作毕了；化；作单位话逝讯地址：邮编：DesignandImplementationofImageEnhancementandTemplateMatchingSystemBasedonFPGAByHouTianjiaoADissertationSubmittedtoUniversityofCh

4、ineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciencesOct,2016摘要基于FPGA的图像增强和模板匹配系统的设计与实现侯天娇（机械工程）导师：郝志成副研究员摘要目标跟踪技术已在军事方面和民用方面得到广泛的应用，并起到不可或缺的作用。然而，随着雾霾、阴天及其他光照低的恶劣天气的影响，使得图像出现整体亮度过

5、低、细节不清晰、对比度偏低、质量下降等现象，这类图像的最主要特点是像素点的直方图的范围集中在低灰度级区间且不分散变化范围小，而当对视频进行传输、处理时，图像的质量会降低，导致目标跟踪的误匹配率增大，所以为了达到更好的跟踪效果，研究视频图像的增强处理方法和模板匹配算法至关重要。本文从低对比度、低照度图像的成像系统特点出发，有效的结合了硬件FPGA系统的实现条件，并充分的调研了国内外图像增强和模板匹配系统的设计方案，设计了一种基于FPGA的图像增强和模板匹配系统。低对比度、低照度的图像的主要特点是它的直方图灰度级集中在低灰度级的一侧，目标不易人眼观察和机器处理，对实现模板匹配从而达到

6、目标跟踪有着一定的负面影响。所以需要首先对图像进行增强处理，使得图像易于人眼视觉观察和后续模板匹配处理，本文的图像增强方法是在灰度拉伸的基础上进行改进，使得灰度级拉伸的更均匀，纹理信息更明显，图像信息更丰富，目标容易观察。图像增强后进行模板匹配，分析现有的MAD、NCC、SSDA算法，比较各自特点，并在此基础上提出了改进的模板匹配算法，为了降低灰度值变化的影响，采用去直流分量的方法，且为了减小运算量，采用抽行匹配方法匹配。I中国科学院大学硕士学位论文：基于FPGA的图像增强和模板匹配系统的设计与实现本文设计了基于FPGA的硬件图像处理系统，搭建硬件平台，并在该平台上实现相应的算法

7、模块，在QuartusII开发环境下实现VerilogHDL硬件逻辑语言，下载到FPGA中实现。本文选用的FPGA芯片是ALTERA公司的StratixIII系列的EP3SE80，经实验证明，设计的系统可以实现视频图像的图像增强和匹配，并且满足实时性。关键词：低对比图像；图像增强；模板匹配；FPGA；IIAbstractDesignandImplementationofImageEnhancementandTemplateMatchingSystemBasedonFPGAHouT