基于FPGA的實時視頻去霧系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

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1、：醉單位代碼：１０２９．１密級：公開碩女《化＇｛合Ａ曇參論文題目：基于ＦＰＧＡ的實時視頻去霧系統(tǒng)的研究與連現(xiàn)４＇與？：■？Ｔ＇又‘．－女．，；．，１０１２０１０６１３學號；１１姓名＾曹亞輝導師劉峰教授／博導號與信息處理學科專業(yè)信研究方向圖像處理與《媒體通信申請學位類別王學碩±論文提交二零一五年四月日期ResearchandImplementationofReal-timeVideoDehazingSystemBasedonFPGAThesisSubmittedtoNanji

2、ngUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByYahuiCaoSupervisor:Prof.LiuFengApril2015南京郵電大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研巧工作及取得的研究成果。思我所知，，除了文中特別加［＾＾標注和致謝的地方外論文中不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。，也不包含為獲得南京郵電大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料一與我同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示了謝

3、意。一。本人學位論文及涉及相關資料若有不實Ｉ愿意承擔切相關的法律責任＞＾研究屯簽名：日：中乂期＿如南京郵電大學學位論文使用授權(quán)聲明本人授權(quán)南京郵電大學可Ｗ保留并向國家有關部口或機構(gòu)送交論文的復印件和電子文：搜；化許論文被查闊和借閱；可抖將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索可＾處采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編本學位論文，本文電子義檔的內(nèi)容和紙質(zhì)一論文的內(nèi)容相致。。論文的公布（包括刊登）授權(quán)南京郵電大學研巧生院辦理涉密學位論文在解密后適用本授極書。■；研巧生簽名麥導師簽名：朱日期ｒ￥ｄ乃摘要近年來，工業(yè)技術(shù)快速發(fā)展導致環(huán)境惡

4、化加劇，霧霾天氣逐漸增多，較嚴重地影響社會生產(chǎn)和生活秩序。霧天圖像的清晰化處理作為圖像預處理的重要環(huán)節(jié)之一，對圖像處理和計算機視覺等領域有著非常重要的影響，圖像去霧的研究漸成熱點之一。隨著計算機及半導體等技術(shù)的發(fā)展，人們對視頻處理設備提出了小型化、實時化、高清化等要求，如何在保證視頻去霧效果的同時保證視頻的高清化、實時化是一個重要的研究方向。本文首先分析了去霧方法目前所具有的現(xiàn)實意義和應用價值，介紹了國內(nèi)外在該領域的研究現(xiàn)狀，對視頻去霧系統(tǒng)進行了總體方案設計。針對視頻去霧系統(tǒng)中的視頻輸入輸出、圖像幀緩沖以及內(nèi)部總線接口等各個子系統(tǒng)進行了詳細的方案對比與論證，設計了視頻去霧系統(tǒng)的電路與邏

5、輯框架。其次，詳細闡述了基于暗通道先驗的單幅圖像去霧算法原理，分析了算法中各部分的運算量，在保證去霧效果的前提下對暗通道計算等運算量較大的模塊進行改進與優(yōu)化，減少了圖像去霧算法的運算復雜度。接著，在FPGA上利用VivadoHLS高層綜合工具實現(xiàn)了暗通道先驗圖像計算、霧天透射率圖像計算和去霧圖像生成等模塊的邏輯電路，高效地完成了圖像去霧算法的移植。根據(jù)視頻時域連續(xù)性的特點，設計了視頻去霧輔助算法以解決圖像去霧算法處理視頻過程中存在的視頻閃爍等問題，并采用軟硬件聯(lián)合處理方法實現(xiàn)了視頻去霧算法。隨后，分析了視頻去霧系統(tǒng)中外部幀緩沖存儲接口、去霧算法模塊、視頻輸入輸出以及內(nèi)部總線接口等關鍵模

6、塊存在的高延遲與低吞吐量等性能瓶頸，分別對它們進行了優(yōu)化，減少了各模塊的傳輸延遲并增加了其傳輸帶寬，擴展了視頻去霧系統(tǒng)對720P高清實時視頻處理的支持。最后，采用RTL仿真的方法對基于FPGA的圖像去霧算法進行驗證，并對實際系統(tǒng)中的各個模塊進行功能測試，給出了視頻去霧系統(tǒng)進行高清視頻去霧處理前后的效果對比圖。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)實現(xiàn)了預期的高清實時視頻去霧功能，并且具有效果良好、自適應去霧等特點。關鍵詞:視頻去霧，F(xiàn)PGA，實時，720P，暗通道先驗IAbstractRecently,withthedevelopmentofindustrialtechnology,environment

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