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随着红外焦平面制作技术的不断发展,红外热成像传感器的分辨率不断提高,所采集到的红外图像数据位宽越来越大,动态范围也随之变高,但是由于显示设备显示图像的灰度范围是0～255。因此,无法通过显示设备显示高动态范围数据所包含的全部细节,针对这一问题,本论文研究如何对红外热成像的高动态数据在显示时进行压缩,并进行细节增强。另一方面,在功耗、尺寸要求苛刻且实时性要求高的场景下,针对红外热成像设备的应用需求,本文提出了基于FPGA的高动态红外图像压缩与细节增强算法的硬件实现方法。这对于红外热成像技术的发展和应用具有重要的实际意义和应用价值。为实现高动态红外图像的压缩与细节增强,在分析了红外图像的特点,以及经典红外图像动态范围压缩与细节增强算法的基础上,采用了基于双边滤波分层的动态范围压缩与细节增强算法。首先,使用双边滤波和高斯滤波对图像分层;然后,基于灰度冗余的直方图投影对基本层图像压缩,使用増益系数对细节层图像增强并抑制噪声;最后,将基本层图像和细节层图像叠加得到8位处理图像。为满足系统低功耗、小型化和实时性的要求,通过分析红外热成像技术的原理和红外热成像系统的结构,本文基于FPGA设计了高动态红外热成像系统。该系统主要包括图像采集、图像处理、图像传输以及上位机界面设计4部分。在本设计中,图像采集部分利用FPGA对红外热成像机芯的视频输出进行逻辑及时序控制,由于原始红外图像数据量较大,因此,选取DDR2 SDRAM芯片作为存储器件;为了提高图像处理速度,图像处理部分基于FPGA完成,给出了双边滤波和直方图投影算法的硬件实现方法;为实现图像的快速传输,图像传输部分采用以太网并选用了UDP网络协议进行数据传输,针对UDP协议的丢包问题,采取对每一个数据帧设置标志的方法;为了解决红外图像的接收与显示问题,采用Python语言完成了上位机界面设计。为测试系统性能,通过分析Wireshark捕获的以太网帧数据,验证了网络传输模块的正确性;通过测试以太网传输速度,验证了网络传输的实时性;采用上位机界面显示系统处理后的红外图像,实验结果表明,该系统输出的红外图像很好地实现了细节増强。论文研究成果为实现红外热像仪的低功耗、小型化、实时应用提供了参考。