基于FPGA的视频图像去雪研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:taicangliliang
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近几年,伴随着图像处理技术和集成电路的快速发展,监控行业蓬勃发展,促进了安防事业的进展,给城市带来了更好的保护。视频监控系统慢慢地从室内向室外转移,但是在室外的视频系统比较受天气的影响。现有的大部分视频系统设计都是在以良好的天气为前提的,一旦把这些系统应用到户外,在恶劣天气的情况下,如雨、雾、雪等,就会或多或少地影响到监控视频的质量。本文针对雪天场景,设计了基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的视频图像去雪系统。首先根据雪花的物理特性对视频图像去雪的相关算法进行分析和比较,选择可以用于FPGA实现的算法进行设计。再在硬件平台上,对硬件平台进行分析和搭建,熟悉芯片的工作要求。然后利用Verilog HDL(Hardware Description Language)语言对系统中所需要的模块进行设计,并利用Modelsim软件对所编写的模块进行仿真,仿真符合要求之后,最后利用Quartus II软件对整个系统进行综合和布局布线,下板调试,得到结果。本文是基于FPGA进行设计的,主要是利用FPGA的流水线技术和强大的并行计算能力。本文中先利用图像增强和中值滤波对视频图像进行预处理操作,对图像进行去噪和对比度拉伸,使图像有利于后续的处理。然后把帧间差分法和背景差分法运用到视频图像去雪中,分别对这两种方法进行设计、仿真和实现。基于帧间差分法的视频图像去雪需要较大的FPGA存储资源,不然就会出现漏帧的现象;基于背景差分法的视频图像去雪不需要太多的FPGA存储资源,只需要存储背景帧图像即可。实验表明,视频去雪系统能够实时检测出雪花,并将雪花去除,达到设计所要的目的。
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