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多功能图像处理系统

多功能图像处理系统能够完成图像增强、图像恢复、画中画、自动调焦/调光、无极电子变倍等多种功能，重点解决光照不均、光学系统透光不均、以及雾霾和雾天等情况下造成的图像质量降质、视觉效果差等问题，并能抑制大气湍流引起的图像模糊，突破传统图像复原依赖于精确的物理模型的设计理念，解决了常规图像复原计算量大运行速度慢等关键问题。系统具有很好的实时性、稳定性和适应性。1. 图像增强：由于图像采集过程中，光学系统透光不均、光照不足、雾霾天气等因素使图像观看质量下降，图像增强可大大增加图像可视度，提高不同区域的图像对比度，很好的改善视觉效果；2. 图像恢复：解决由于大气湍流、焦距不准、光学系统缺陷所造成的图像模糊；3. 多模图像融合：根据EMI/EMC设计原则，抗干扰能力强，选用高TG制作材料，提供了极高的可靠性；重点解决了多模图像融合时信息不完整、可见光/微光/红外图像噪声偏大、双路图像不配准、远距离传输干扰大等问题，具有低延迟、信息保全度高、可靠性高等特点。主要技术指标：1. 输入为模拟PAL/NTSC制式或双路数字接口cameralink，输出模拟PAL/NTSC制式、cameralink或者VGA、XGA；2. 图像增强FPGA实现具有极低的延迟，处理时间小于一场，图像增强后视频能量梯度平均提高2倍以上，对由于光照不足、光照不均、恶劣天气所引起的降质图像，可以凸显细节、自适应调节对比度，突显图像的关键信息；3. 图像复原使用专利的复原处理算法，能有效地抑制大气湍流引起的图像模糊，恢复出更多的图像细节，显著提升图像视觉效果，增强图像对比度和可视度，复原后的视频平均灰度梯度值提高3倍以上；4. 图像锐化算法有效增加图像细节信息，主要消除由于光学系统对焦不精确所造成的模糊现象，与精确对焦图片对比，平均结构相似度达到95%以上；5. 图像去雾算法针对薄雾、浓雾进行自适应调整，分析图像中色彩信息，对图像中各点景深进行精确测量，还原显示真实图像。图像经过去雾处理后，平均信息上提高30%以上；6. 多模图像融合技术分别处理模拟信号及数字信号，输出默认为XGA差分三线制视频，可进行远距离传输，抗干扰能力强；配准精度可达到个像素以内，配准实时处理；灰度融合图像局部信息相对于单模原始图像对应局部区域的联合熵提高30%以上；图像降噪功能在降低噪声影响的同时很好的保留了图像的纹理信息。

北京航空航天大学 2021-04-13