嵌入式激光主動(dòng)成像圖像處理系統(tǒng)研究.pdf

1、激光主動(dòng)成像夜視系統(tǒng)結(jié)合激光技術(shù)、距離選通成像技術(shù)和圖像處理與目標(biāo)識(shí)別技術(shù),實(shí)現(xiàn)了在低照度環(huán)境下對遠(yuǎn)距離目標(biāo)的探測。由于具有其它夜視成像系統(tǒng)不可替代的優(yōu)勢,激光主動(dòng)成像夜視系統(tǒng)在軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用。
　　 激光主動(dòng)成像夜視系統(tǒng)采用激光對目標(biāo)進(jìn)行主動(dòng)照明,激光在大氣中傳輸過程中會(huì)發(fā)生后向散射現(xiàn)象,后向散射嚴(yán)重限制了激光器的功率和系統(tǒng)的探測距離,在惡劣的天氣條件下尤為明顯;另外,由于成像原理和成像器件的原因,激光主

2、動(dòng)成像系統(tǒng)獲取的圖像往往包含大量噪聲,信噪比較低。以上兩方面的因素都嚴(yán)重制約了激光主動(dòng)成像系統(tǒng)的性能,所以,進(jìn)行后向散射抑制和激光主動(dòng)成像圖像的預(yù)處理都具有現(xiàn)實(shí)的意義。
　　 在抑制后向散射方面,本文首先闡述了距離選通技術(shù)對抑制后向散射的重要作用,然后在激光器與攝像機(jī)外觸發(fā)同步的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于FPGA的距離選通成像控制模塊;在圖像預(yù)處理方面,本文首先分析了激光主動(dòng)成像圖像所含噪聲的產(chǎn)生機(jī)理和數(shù)學(xué)模型,然后針對圖像噪聲的特點(diǎn),

3、并借鑒紅外圖像、雷達(dá)圖像和微光夜視圖像等采用的圖像噪聲抑制算法,并考慮到算法的實(shí)時(shí)性,提出了自適應(yīng)中值濾波和提升小波相結(jié)合的圖像噪聲抑制的算法,并用Matlab驗(yàn)證算法的效果,最后在基于FPGA的平臺(tái)上,進(jìn)行圖像處理系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其功能模塊劃分,并使用Verilog和VHDL硬件描述語言在Quart-usⅡ開發(fā)環(huán)境下,對各個(gè)功能子模塊進(jìn)行了代碼編寫。
　　 本文設(shè)計(jì)的具有納秒量級(jí)的距離選通控制電路創(chuàng)新性的采用了鎖相環(huán)技術(shù)進(jìn)