嵌入式图像增强系统设计与实现

【摘要】图像增强主要是将图像转换成为较为适于机器识别、分析以及人眼观察的形式,改善图像的质量和视觉效果,以便获得更清楚、明晰的富含大量有用信息的可使用图像。对于航拍图像,由于恶劣的天气条件和拍摄距离远会使图像的对比度低、图像的纹理细节模糊。针对航拍图像的对比度低、细节模糊的问题,本文提出了直方图分割的自适应函数规定化航拍图像增强算法。该算法首先将图像的直方图平均分割成四个子层,然后根据每个子层内灰度值累积概率密度和的大小,将子层的灰度值范围重新映射,从而提高图像的对比度。为了更好的增强图像中的细节信息,本算法根据分割后子层的特征求取每个子层的自适应函数,最后根据该函数完成每个子层的规定化处理。为了实现对图像的实时增强处理,本文搭建了嵌入式图像增强系统。通过对功能需求、硬件整体结构以及系统软件结构的方案研究,最终设计了以FPGA+DSP为核心的图像增强系统。为了设计该图像增强系统,对系统中所用到的芯片以及系统中的接口进行了研究。比如DSP芯片、FPGA芯片、CameraLink接口和ASI接口技术,从实际项目出发,对系统中主要芯片进行了选型。其中系统中选用Altera公司的Cyclone3系列芯片EP3C16Q240FPGA做为系统的协处理器负责系统中数据的缓存以及所有数字逻辑控制,选用的TI公司的TMS320C6455DSP芯片作为该系统主处理器完成图像的增强处理。在系统软件方面,采用VerilogHDL硬件描述语言实现了FPGA内部功能模块的设计,包括图像采集模块、图像缓存模块以及图像传输模块。本系统中采用FPGA内的双口RAM作为高速缓存器利用乒乓操作方式完成对实时的图像数据缓冲,有利于DSP与FPGA之间数据的交互。DSP利用EMIF接口以EDMA方式读取高速缓存器双口RAM中缓存的图像数据并进行增强处理,最后DSP再将处理完图像数据通过EMIF接口以EDMA方式传送回FPGA,FPGA接收来自DSP的数据时也是按照乒乓操作方式。最后FPGA将处理后数据按照ASI接口协议传输给下级系统。通过对系统的硬件和软件的联合调试,系统达到每秒1024*1024*8bit*30帧图像的实时增强处理的要求。
【作者】赵凡；
【导师】张葆；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，光学工程，2013，硕士
【关键词】图像增强；嵌入式系统；DSP+FPGA；Cameralink接口；乒乓操作；

【参考文献】
[1]罗小薇.汉语印尼语电视食品广告词对比研究[D].湖南师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[2]陈婷婷.极端雪荷载作用下门式刚架立面形态的稳健优化设计[D].燕山大学,结构工程,2014,硕士.
[3]刘媛.中国画写生中的意象性追求[D].河北师范大学,美术学,2013,硕士.
[4]陆科琴.小学生课堂问题行为调查研究[D].宁波大学,教育管理（专业学位）,2013,硕士.
[5]李茹.人教版义务教育初中语文教材我国现当代选文演变研究[D].河北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[6]刘启龙.税收综合征管会统核算系统的设计与实现[D].华中科技大学,软件工程,2013,硕士.
[7]孙娟.检测细胞内重要生理功能活性物质的荧光探针的设计合成及应用[D].山东师范大学,分析化学,2013,硕士.
[8]祁海芹.我国社区教育运行体系研究[D].华东师范大学,教育经济与管理,2004,硕士.
[9]李栋梁.航运保险在上海国际航运中心建设中的作用研究[D].宁波大学,国际商务（专业学位）,2014,硕士.
[10]杨占富.论李锐小说的民间书写[D].西南大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[11]巴图孟和.蒙古国草原畜牧业经济发展研究[D].内蒙古师范大学,区域经济学,2012,硕士.
[12]薛丹.用户移动模式的挖掘与位置预测的研究[D].东华大学,2005.
[13]见国.我国基层公务员转任的法制化建构[D].中国社会科学院研究生院,行政法（专业学位）,2014,硕士.
[14]赵鹏飞.高新技术企业知识型员工知识管理能力与企业绩效的关系研究[D].华东交通大学,企业管理,2013,硕士.
[15]王应建.航空重力测量及其地面GPS基准站研究[D].解放军信息工程大学,测绘工程,2012,硕士.
[16]郭鹏.论我国民事诉讼中的执行异议之诉[D].吉林大学,法律,2012,硕士.
[17]黄晓.网络传播视角下我国商业银行声誉风险问题研究[D].广东工业大学,工商管理,2013,硕士.
[18]李博.基于Web Service的库存信息管理系统设计与实现[D].南京理工大学,计算机技术,2011,硕士.
[19]钱志英.与沥青基碳纤维相匹配树脂体系及其导热性能研究[D].哈尔滨工业大学,物理化学,2013,硕士.
[20]傅俊旭.个人健康管理服务平台的设计和实现[D].厦门大学,软件工程,2014,硕士.
[21]卢冰原.基于Rough集理论的GIS智能决策咨询系统的研究与设计[D].安徽大学,2002.
[22]朱易.肉制品无甲醛无3,4-苯并芘液熏技术研究[D].南京农业大学,食品科学,2013,硕士.
[23]师润平.一种空间曲线刃球头铣刀的设计[J].工具技术.2008(06)
[24]王海宽.企业并购后的组织整合研究[D].河北工业大学,技术经济及管理,2004,硕士.
[25]邓倩.基于CHNS的中国农村贫困动态研究[D].浙江工商大学,统计学,2012,硕士.
[26]李陈.中国商品房销售价格指数非线性动态调整研究[D].南京财经大学,数量经济学,2012,硕士.
[27]姜明.世界优秀男子乒乓球运动员接发球段技战术特征研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[28]斯竹.中国城投债信用风险研究[D].北京交通大学,2012.
[29]王菲.增塑PVC材料的搪塑成型—结构—性能相关性的分析[D].山东大学,材料学,2013,硕士.
[30]佟斯琴.大庆油田低渗透储层渗流规律及数值模拟技术研究[D].中国地质大学（北京）,2012.
[31]房宝智.污水反硝化脱氮除磷过程碳源利用研究[D].扬州大学,市政工程,2011,硕士.
[32]席现国.雷达杂波的恒虚警处理的研究[D].大连海事大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[33]袁晓杰.地方高校教师专业发展存在的问题及解决对策研究[D].东北师范大学,课程与教学论,2012,硕士.
[34]朱梅.激光诱发Ti/α-Si多层膜自蔓延反应[D].哈尔滨工业大学,材料工程,2013,硕士.
[35]张峰.层板发汗冷却理论分析及应用研究[D].国防科学技术大学,2008.
[36]陈浩.捆扎线材图像处理的识别方法研究[D].北方工业大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[37]邓陶钧.言情在金庸小说中的意义[D].华侨大学,中国现当代文学,2004,硕士.
[38]孙春阳.MRI新技术在新生儿缺氧缺血性脑病预后评价中的应用[D].广州中医药大学,影像医学与核医学（专业学位）,2013,硕士.
[39]周志瑾.马克思的世界历史理论及其当代价值[D].河南科技大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[40]刘毛娜.磁控形状记忆合金驱动器的磁滞非线性建模与控制方法研究[D].杭州电子科技大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[41]栾成显.徽州文化的形成与演变历程[J].安徽史学,2014,02:109-113+121.
[42]顾叶青.论裁判者的主动性及其权能形式[D].华东政法学院,法律,2004,硕士.
[43]于雪燕.利益相关者视角下高校学生参与权的实现路径探究[D].山东师范大学,高等教育学,2013,硕士.
[44]于秋莹.中美生产性服务贸易竞争力比较分析[D].辽宁大学,国际贸易学,2012,硕士.
[45]何非.基于Android的无线传感器网络数据采集系统[D].杭州电子科技大学,计算机技术,2013,硕士.
[46]张红军.转型期中国货币流通速度研究[D].苏州大学,金融学,2003,硕士.
[47]杨少飞.公安机关撤案机制研究[D].西南政法大学,刑事诉讼法,2012,硕士.
[48]水无砥.计算机辅助教学手段在文化传递领域的运用[D].西北师范大学,英语语言文学,2003,硕士.
[49]于彦伟,王沁,邝俊,何杰.一种基于密度的空间数据流在线聚类算法[J].自动化学报,2012,06:1051-1059.
[50]李楠,冯涛,徐文胜.环境噪声可视化中的声线追踪法[J].计算机辅助设计与图形学学报,2014,04:644-653.