基于FPGA的HDR图像合成算法的设计与实现

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yy136301854
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着数字图像的分辨率、帧率和质量的提高,以及数字图像系统的集成度的增加。高动态范围(High Dynamic Range,HDR)图像技术成为图像领域中研究的热点,在医疗、航空航天、安防监控、智能电子设备、游戏特效等方面都有广泛应用,实用性很强。常见图像传感器的动态范围和自然环境光或人眼可以辨别的亮度动态范围相差较大,导致获取的图像会存在过曝光和欠曝光的情况,图片细节丢失,观感差。因此产生了还原高动态范围场景的各种技术。常通过改变曝光时间,获得同一个场景的多个图像序列,然后用算法将图像序列进行处理,合成得到高动态范围图像。本文着重亮度反转问题,引入引导滤波算法,提出了一种基于多曝光技术的HDR图像合成算法,得到具有HDR图像特征的图像。并提出了本文算法的硬件设计简化方案。本文提取图像对比度、饱和度、亮度三个方面的质量因子作为初始融合权重,并给予不同的分配,使亮度质量因子占据初始融合权重较大的比例,并通过修改曝光良好度曲线,减小融合结果中亮度反转问题;通过分段映射的方式简化了饱和度因子计算逻辑,并解决了过渡区域较突兀的情况;使用菊花链结构的行缓存模块存储部分计算过程中的数据;引入查找表,简化亮度因子中的指数计算和归一化中的除法计算;使用移位比较方法,设计了除法器;对整个算法中计算复杂的部分加入流水线设计,分级处理逻辑复杂的操作,提高了整体运行速度。对本文硬件设计进行了行为级仿真,Vivado软件的定点计算结果和MATLAB软件中浮点计算结果基本一致。使用Xilinx公司的Nexys4 DDR开发板,搭建了FPGA(Field Programmable Gate Array)验证平台,验证了本文算法。验证结果表明,本文高动态范围图像合成算法硬件设计的最大工作频率为83.3MHz,满足实时性设计需求。
其他文献
悬臂拼装法具有施工快捷、预制节段混凝土养护条件好、对环境干扰小、适应性强等优点;是大跨PC梁桥重要施工方法之一。但传统悬拼法预制节段间接缝力学性能和耐久性较差,是桥梁结构的薄弱部位,也限制了其在大跨PC梁桥上的进一步应用。超高性能混凝土(UHPC)性能优异、与普通混凝土(NSC)界面粘结强度高,被认为是一种很好的现浇湿接缝材料;但普通UHPC早期强度发展慢,自然养护下收缩大,不适合用于对施工速度有
如何有效且高效的解决施工项目中的多资源均衡优化问题是施工项目管理中的研究重点。目前该问题多采用启发式算法求解,而启发式算法在全局最优解的获取稳定性上仍有较大改进空间。此外,在实际工程中进行资源均衡优化时,往往需要大量的信息输入,这使得优化模型与算法难以应用到实际的工程项目中。基于此,本文针对多资源均衡优化问题,开发了基于BIM与子集模拟的施工项目多资源均衡优化系统,以提高施工项目中资源均衡优化的准
钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)梁受剪开裂问题普遍存在,剪切破坏危害巨大,剪切破坏机理复杂,提升劣化RC梁抗剪性能并延长其使用寿命迫在眉睫。超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,U H P C)具有优秀的力学性能和耐久性,应用于R C梁抗剪加固界面粘结可靠,加固效率高,耐久性好。为研究UHPC加固损伤RC梁的抗剪加固方法、受剪机制
光电器件,是一种将光信号转换为电信号的器件,做为光芯片的关键元件,它的制备工艺和性能将直接影响到光芯片的产出和质量。以不同的光吸收材料为基础,通过优化薄膜的制备工艺提高光探测器的性能,是半导体光电器件的主要研究方向。自2009年第一块钙钛矿太阳能电池诞生以来,钙钛矿优异的光电特性一直被深入发掘,包括大的光吸收系数、带隙可调等。作为核心光敏层,其在光探测器、薄膜晶体管等领域具有广泛的应用。碘化铅作为
近些年来随着人均可支配收入的提升,游客选择自助游的占比越来越大,人们在旅游上的消费日趋大众化和个性化。为了适应大众多样化的需求,景区导游服务从传统人工导游讲解转变为可携带的电子导游设备讲解,再演变到现在的景区智能导游系统。景区导览建设越来越完善,导游服务产品的类型也越来越丰富。本论文是笔者在百度地图场景化业务部作为实习生参与的景区智能导游付费讲解2.0版优化设计。百度地图景区智能导游在2020年将
得益于取向材料的突破,液晶光控取向技术得到了飞跃性提升。近年来,在集成芯片和光学工程技术的支持下,出现了数字曝光系统。从此,多功能的液晶光调制器件的制作有了坚实的技术基础,设计各种功能的液晶器件成为一个热门的研究方向。利用相位突变原理,各种基于亚波长结构的超薄液晶光学器件相继提出,这类器件可以产生相位不连续的波前,并应用于光场操控相关领域。相比传统的渐变相位积累透镜,液晶超薄透镜通过优化亚波长结构
超快被动锁模光纤激光器具有高光束质量、高转换效率、结构紧凑等优点,在通信、材料加工、国防、生物医学等领域具有重要应用。伴随稳定、高效率、高性价比被动锁模光纤激光器的应用需求,研究人员从可饱和吸收体、谐振腔设计等方面不断优化超快光纤激光器的性能。可饱和吸收体是被动锁模光纤激光器中的关键光学组件。当材料与光相互作用时,随着入射光强度的增加,可饱和吸收体会表现出和入射光强相关的非线性光学吸收效应,并可以
随着城市点源污染逐步得到控制,非点源污染逐渐成为城市水体的主要污染来源。了解城市地表中非点源污染物的赋存和迁移特性,对于制定非点源污染控制措施、降低污染负荷、减轻城市水体污染程度具有重要意义。本文选择株洲市白石港流域为目标区域,探讨了常见非点源污染物在地表及管道沉积物、地表径流中的空间分布、累积冲刷特征,以及迁移过程中不同环境介质间污染物的相关性;并通过室内模拟实验探讨了污染物在雨水管道沉积物-水
随着半导体制造工艺不断突破,芯片Si制程已突破5nm尺寸,芯片设计复杂度骤增,对验证提出了新的挑战。RTL功能验证能在芯片的硅前流程快速发现设计缺陷,以最低的成本修正设计,是保证芯片设计质量的最有效方式。本文研究了一款电源快充管理芯片RISC-V内核部分的验证参考模型,对RTL功能验证研究具有重要的研究价值和现实意义。本文首先分析了RISC-V架构原理以及项目规格书,基于此设计了内核参考验证模型。
湖南省作为我国中部经济快速发展的人口大省,人口结构也处于不断变化中,并对湖南经济社会的发展产生一定影响,也必将影响到保险业的发展。人口因素直接影响到保险产品的开发以及保险业相关政策的制定,我们需要结合人口结构的变化与趋势特点来促进湖南省人身保险市场的发展。本文以湖南省人身保险需求作为研究对象,分别从人口性别、城镇化率、人口家庭、人口文化、人口职业五个结构层面阐述了对人身险需求的影响。其次,研究了湖