基于SOPC的圖像融合系統(tǒng)的中期報告

基于SOPC的圖像融合系統(tǒng)的中期報告中期報告I.研究背景及意義近年來，隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像融合技術(shù)已經(jīng)成為面向遙感影像分析、軍事偵察、安全監(jiān)控等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，被廣泛應(yīng)用于水文、氣象、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等行業(yè)。圖像融合的基本原理是將幾幅不同波段的圖像分別提取各自的信息，將它們組合成一幅綜合信息圖像。目前，圖像融合技術(shù)主要包括基于像素、基于區(qū)域、基于特征等三種方法?；谙袼氐膱D像融合方法是指將多幅圖像以像素為基本單位進(jìn)行融合，能夠提高融合結(jié)果圖像的空間分辨率，但在有效信息提取方面效果不佳；基于區(qū)域的圖像融合方法是指將圖像以區(qū)域?yàn)閱卧M(jìn)行融合，能夠減少圖像噪聲，提高融合結(jié)果的質(zhì)量，但對于分辨率不同的圖像進(jìn)行融合時會存在一定的困難；基于特征的圖像融合方法利用圖像的顯著特征進(jìn)行融合，如邊緣、紋理、色調(diào)等，能夠提高融合結(jié)果的質(zhì)量和信息提取效果，但對融合算法的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)要求較高。除了圖像融合技術(shù)的差異外，基于FPGA的實(shí)現(xiàn)方式也有所不同。目前，主要的FPGA實(shí)現(xiàn)方式包括VHDL、Verilog和SystemC。其中，VHDL和Verilog都是硬件描述語言，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路的設(shè)計；SystemC則是以C++為基礎(chǔ)的硬件描述語言，用于高層次的硬件模擬和驗(yàn)證。盡管它們在實(shí)現(xiàn)方式和應(yīng)用場景等方面存在差異，但在FPGA上實(shí)現(xiàn)圖像融合系統(tǒng)時，都可以發(fā)揮出優(yōu)良的性能和高效的并行計算能力。因此，本文擬采用基于SOPC的FPGA實(shí)現(xiàn)方式，結(jié)合基于特征的圖像融合方法，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)一種高效的實(shí)時圖像融合系統(tǒng)，旨在綜合應(yīng)用于多個領(lǐng)域，如目標(biāo)識別、圖像增強(qiáng)、智能監(jiān)控等。II.進(jìn)度總結(jié)根據(jù)課題研究計劃，本項(xiàng)目自立項(xiàng)以來，已完成了圖像融合系統(tǒng)的整體設(shè)計和算法實(shí)現(xiàn)，以及SOPC芯片設(shè)計和底層硬件模塊的搭建。具體進(jìn)度如下：1.圖像融合算法的研究和實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目采用了基于特征的圖像融合方法，主要包括灰度拉伸、直方圖均衡化、小波變換、像素級、區(qū)域級和特征級等多種融合方法。在融合算法的實(shí)現(xiàn)中，我們采用了MATLAB和C語言，分別進(jìn)行算法的測試和優(yōu)化。最終實(shí)現(xiàn)了一套高效的圖像融合算法。2.硬件系統(tǒng)設(shè)計和實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目采用了DE1-SoC開發(fā)板作為硬件平臺，基于SOPC芯片設(shè)計了圖像采集模塊、圖像處理模塊和顯示輸出模塊等底層硬件模塊，并對各模塊進(jìn)行了調(diào)試和驗(yàn)證。目前，各硬件模塊均已實(shí)現(xiàn)，并成功進(jìn)行了數(shù)據(jù)通信和計算。3.系統(tǒng)集成與測試在各硬件模塊實(shí)現(xiàn)后，我們對整個圖像融合系統(tǒng)進(jìn)行了各模塊的集成和測試工作。測試主要包括如下幾個方面：(1)圖像采集和處理的準(zhǔn)確性測試；(2)圖像融合算法的效果測試；(3)系統(tǒng)性能測試和調(diào)優(yōu)。目前，已完成了系統(tǒng)的功能測試和性能測試，測試結(jié)果表明系統(tǒng)具有較高的實(shí)時性和穩(wěn)定性，滿足了項(xiàng)目的預(yù)期要求。III.下一步工作計劃接下來，我們將主要進(jìn)行如下兩個方面的工作：1.系統(tǒng)優(yōu)化與改進(jìn)在系統(tǒng)集成和測試過程中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)中存在一些卡頓和延遲等現(xiàn)象，影響了系統(tǒng)的實(shí)時性和流暢性。因此，我們計劃對系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能表現(xiàn)。2.系統(tǒng)應(yīng)用與推廣經(jīng)過前期的研究和實(shí)現(xiàn)，我們的圖像融合系統(tǒng)