序列图像融合技术与硬件实现研究

论文摘要

受成像系统物理条件和气候条件等因素的制约,在成像过程中常常存在光学模糊、运动模糊、降采样和噪声等退化过程,使实际获取的图像发生降质,图像的分辨率达不到人们的要求。与提高图像采集硬件设备的分辨率水平相比较，通过序列图像融合技术来提高分辨率显得既经济又可行。图像融合是针对同一目标或场景成像，将不同模式传感器获得的不同图像，或同种传感器以不同成像方式或在不同时刻获得的图像序列，融合为一幅高质量图像的过程。超分辨率图像重建技术作为图像融合的一个重要分支，对单传感器采集到的多帧低分辨率序列图像进行处理，以求得到细节信息丰富的高分辨率图像。本文主要研究了基于凸集投影算法和小波变换的超分辨率重构算法（POCS-WT），该算法具有很好的边缘保持能力且计算量较小，适合在硬件平台中运行。基于实时性的考虑，系统硬件部分采用DSP+FPGA的架构模式，核心处理器为TI公司的数字媒体片上系统TMS320DM6467T。该芯片利用达芬奇技术，内部集成了TMS320C64x+DSP内核和ARM926EJ-S内核，性价比得到了很大的提升。本文重点描述了系统各个模块的芯片选型以及功能实现，并给出了相应接口的扩展电路图。本文的最后一部分详细介绍了Linux嵌入式系统的开发流程，包括BootLoader、内核的编译和移植、文件系统的制作，实现了系统的启动。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究背景及意义
• 1.2 国内外发展与现状
• 1.3 论文的主要工作与安排
• 第二章 图像融合基础理论
• 2.1 概念
• 2.2 融合层次
• 2.2.1 像素级图像融合
• 2.2.2 特征级图像融合
• 2.2.3 决策级图像融合
• 2.2.4 三个图像融合层次的性能比较
• 2.3 像素级图像融合
• 2.4 评价准则
• 2.4.1 主观评价
• 2.4.2 客观评价
• 第三章 序列图像融合算法
• 3.1 图像超分辨率复原概述
• 3.1.1 图像超分辨率复原技术的产生
• 3.1.2 分辨率
• 3.1.3 超分辨率
• 3.2 超分辨率复原的图像观测模型
• 3.3 小波分析基础
• 3.3.1 连续小波变换
• 3.3.2 离散小波变换
• 3.3.3 多分辨率分析
• 3.3.4 图像小波变换及 Mallat 算法
• 3.4 POCS-WT
• 3.4.1 POCS
• 3.4.2 构造凸约束集
• 3.5 仿真结果分析
• 第四章 系统硬件设计
• 4.1 系统整体设计
• 4.2 TMS320DM 6467T 概述
• 4.3 FPGA
• 4.4 模块设计
• 4.4.1 NAND FLASH
• 4.4.2 DDR2
• 4.4.3 电源模块
• 4.4.4 USB 接口
• 4.4.5 EMA C 接口
• 4.4.6 SFP 光模块
• 4.4.7 UART
• 4.4.8 JTA G
• 4.5 系统 PCB
• 第五章 操作系统移植
• 5.1 嵌入式系统基础
• 5.1.1 嵌入式系统的概念
• 5.1.2 嵌入式系统的组成
• 5.1.3 嵌入式系统的特点
• 5.1.4 嵌入式 Linu x 操作系统
• 5.2 嵌入式开发环境
• 5.2.1 安装 Linu x 服务器
• 5.2.2 安装交叉编译工具
• 5.3 Linu x 嵌入式系统开发
• 5.3.1 BootLoader
• 5.3.2 内核移植
• 5.3.3 根文件系统
• 5.3.4 下载镜像到电路板
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的文章
• 致谢