幸运成像技术是一种事后处理技术,这种技术主要用于消除天文图像中大气湍流的影响,从而获得重建的高分辨率图像。该技术虽然是一种简单可行的图像复原方法,但是由于图像复原是在观测完成后的一段时间内进行,其缺点也是明显的,即天文观测人员对于所拍摄图像的实时信息了解不多,难以及时发现并纠正观测中可能存在的偏差或错误。解决这一问题的办法便是幸运成像算法的实时化,然而传统的基于中央处理器(即CPU)的幸运成像算法难于实时化。不过,近年来,由于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)技术的迅猛发展及其并行处理的优势,为幸运成像算法的实时化或准实时化提供了一条可行的途经。本学位论文主要针对这一问题展开研究。为了在FPGA上实现幸运成像算法,首先对幸运成像算法的基本原理进行了分析,在不改变算法基本原理的基础上,为适应所用FPGA芯片逻辑资源的限制,对幸运成像算法中选图、配准、叠加各个子算法模块化的设计方案进行了分析和验证,并给出了本课题对于幸运成像算法的FPGA实现的具体方案及实现过程。在本系统中,核心部分是由Micro SD卡的数据读取模块、DDR3的数据读写模块、幸运成像算法模块以及图像显示模块组成。其中从SD卡读出的图像数据,一路给DDR3数据读写模块处理,然后送进外部的DDR3芯片存储,另一路则输入到幸运成像算法的选图模块中进行最大灰度值求解和最大灰度值排序用;之后将选图模块中计算出的图片序号和最大灰度值位置参数输入给配准模块中计算,得出所需图像的首地址并送给DDR3读写数据模块,以便从FPGA外部的DDR3芯片中读取所需的图片像素给叠加模块计算用,从而得到最后的重建高分辨率图像;最后再经过灰度变换模块变换后经VGA驱动模块处理最终在显示器上显示。为测试本文所提方案和设计方法的可行性,采用一块小规模的FPGA开发板构建了幸运成像系统,并采用实测的短曝光双星图像进行具体实验测试。结果表明,该系统所得高分辨率图像与基于传统CPU算法处理的结果完全相同,但幸运成像算法的处理速度比传统CPU的处理速度快20多倍。该算法在FPGA上的实现,为幸运成像技术的实时或准实时化提供了一条有效的途径。