实时航空数字图像色彩还原系统设计

【类型】学位论文

【作者】程本飞 

【关键词】 色彩还原 自动白平衡 色彩插值 可编程逻辑器件 数字系统设计

【摘要】在进行航空侦察的时候,航空侦察飞机巡航时间长,场景色温变化快,机载数码相机拍摄的图像会呈现严重的偏色。从理论上讲,我们看到的物体颜色不仅与物体的光反射特性有关系,而且和照向物体的光线也有关系,所以相机拍摄的图像会因光源的变化而出现偏色。为了适应机载光电平台内部空间狭小,航空数码相机多采用单CCD Bayer彩色相机,而Bayer彩色图像在下传的过程中会出现串色干扰,图像质量损失较大。为了解决上诉航空数字图像存在偏色和串色的现象,本文设计了一个对图像进行自动白平衡和色彩插值处理的硬件系统。文章首先介绍了色彩学的基础知识、三原色原理,分析了数码相机拍摄图像存在偏色的原因,引出了自动白平衡的相关概念、算法与步骤;列举了三种常用的色彩插值算法:双线性插值法、基于边缘插值法和色差恒定插值法。然后,设计了以FPGA为主芯片的色彩还原硬件系统,完成了数字系统设计。在文章的最后,分析了色彩还原系统对图像序列的处理效果。本文设计的硬件系统集成度高,功耗小,抗干扰能力强,能适应复杂的机载环境。自动白平衡电路校正系数具有自收敛能力,且收敛速度较快,色彩插值电路实现了色差恒定的相关性插值法,图像色彩恢复效果比较理想。系统能实现对图像序列的实时处理,不会造成图像数据堵塞,满足了工程上的实际应用需求。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

【学位授予年度】2016

【导师姓名】戴明

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