微光图像实时处理系统

 

朱萌萌、张再兴、王永超

 

概述

 

随着科技的进步以及社会的发展,人们在夜间的活动越来越丰富多样,迫使夜间活动的时间占有较大比例。这使得低照度、微光环境下甚至夜间体现的信息也越来越重要,相应的在夜间对获取图像信息的要求不断提高。

近年来FPGA迅速发展,因其具有高灵活性、很强的并行处理能力和流水线处理等功能,很大程度地提高了图像处理的速度。又因其体积小、功耗低、开发周期短等优点,被广泛应用于图像处理领域。顺应当今社会对低光照夜视性能的需求及结合FPGA的优点我们设计了基于Zynq-7000 SoC的微光视频图像实时处理系统,结合优良的图像增强方法与FPGA的处理能力,利用PYNQ的开源框架可以轻易实现微光图像的实时增强。通过FPGA的硬件加速及FPGA的并行处理能力大大节省了计算时间。

系统的视频图像实时处理平台PYNQ-Z2是基于Xilinx ZYNQ-7000 FPGA的开发平台。利用PYNQ-Z2平台可以创建具有并行硬件执行、高帧率的视频处理、硬件加速算法、实时信号处理、高带宽IO、低延迟控制等高性能的嵌入式应用。

图像信息通过摄像头采集,实时处理时由于考虑到帧率我们显示增强后的灰度视频图像。对于彩色图像,我们先将每一帧图像的RGB值分别提取出来,经过8帧的积分处理再进行直方图均衡化,将增强后的RGB图合成为增强后的彩色图片。输出图像通过显示器显示。

 

主要创新点

 

1.运用ZYNQjuypter端使用Python编程实现视屏图像的实时处理。

2.分别对每一帧图像的所有像素点的RGB值进行直方图均衡化,避免颜色空间转换,实现彩色视频图像的实时增强。且对彩色图像的增强效果明显。

3.采用了帧间积分的方法去除噪声。去噪效果明显,能有效去除数据采集及传输过程中产生的噪声。

4. 增加了微光环境下人脸识别功能。

 

系统组成及工作原理框图

 

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设计演示

 

 

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Source Code Github Link

https://github.com/forcazzx/pynq-

 

2019年3月12日 12:39
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