人體熱紅外圖像邊緣檢測算法及fpga實現(xiàn)

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1、分類號密級重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文論文題目人體熱紅外圖像邊緣檢測算法及FPGA實現(xiàn)英文題目HumanthermalinfraredimageedgedetectionalgorithmandFPGAimplementation碩士研究生安友偉指導(dǎo)教師學(xué)科專業(yè)王巍教授電路與系統(tǒng)論文提交日期2013年5月論文答辯日期2013年5月論文評閱人答辯委員會主席2013年5月18日獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得重麼查E電

2、太堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：2礦g年廠月30日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解重迭由＆電太堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)重迭查＆電盔堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書)學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：互簽字日期：27侈年廠月歲口日簽字日期：叼

3、f，年f月薌眇日重慶郵電大學(xué)碩士論文摘要摘要隨著數(shù)字信息技術(shù)的不斷發(fā)展，紅外圖像處理技術(shù)在數(shù)字智能安防系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在特殊禁區(qū)場所安防應(yīng)用的背景下，紅外圖像智能識別跟蹤系統(tǒng)具有背景復(fù)雜(高頻噪聲、雜波多)、多目標(biāo)信息量大、實時性要求高的應(yīng)用特點(diǎn)。因此，紅外圖像邊緣檢測成為了整個智能識別跟蹤安防系統(tǒng)的難點(diǎn)之一。本文提出了基于并行遺傳算法和細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合的紅外圖像邊緣檢測數(shù)字系統(tǒng)。利用并行遺傳算法全局搜索性、快速收斂和魯棒性，設(shè)計特定應(yīng)用背景下的細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模板。首先，在一定范圍內(nèi)隨機(jī)建立細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊初始種群。根據(jù)預(yù)處理后紅外圖像計算出每個細(xì)胞元的

4、狀態(tài)值與輸出值，然后計算細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能量，并將其作為并行遺傳算法的適應(yīng)度值。接著對種群個體進(jìn)行遺傳算子操作，待細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能量收斂并得到所需的細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模板。然后采用該模板設(shè)計的細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對紅外圖像進(jìn)行邊緣檢測仿真，最后通過仿真結(jié)果對該算法進(jìn)行定性和定量評價。對邊緣檢測算法進(jìn)行FPGA硬件實現(xiàn)是本文的核心內(nèi)容。針對硬件模塊數(shù)據(jù)交叉?zhèn)鬏斪钌俚脑瓌t，將整個硬件系統(tǒng)分為：紅外圖像數(shù)據(jù)輸入模塊、細(xì)胞元IP核模塊、紅外圖像數(shù)據(jù)輸出模塊。根據(jù)stateflow的控制行為能力特性，建立數(shù)據(jù)流的輸入、輸出模型。然后利用simulink的算法行為特性，將輸入、輸出模塊與細(xì)胞元I

5、P核模塊相連接。并采用基于查找表和基于模型的兩種細(xì)胞元口核硬件設(shè)計方法。最后將兩種設(shè)計的細(xì)胞元IP核在xilinx的Virtex．6系列平臺上進(jìn)行功能、時序仿真、綜合，并結(jié)合simulink對紅外圖像進(jìn)行實時的邊緣檢測仿真。為了實時實現(xiàn)全硬件平臺的紅外圖像邊緣檢測，本文采用VGA顯示接口和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸接口，建立了由PC機(jī)、FPGA開發(fā)板、1360×768分辨率的VGA接口顯示器組成的硬件平臺。此系統(tǒng)能夠?qū)⒓t外圖像數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)TCP協(xié)議調(diào)試助手傳輸給FPGA開發(fā)板，待FPGA開發(fā)板中設(shè)計的紅外圖像邊緣檢測數(shù)字電路將接收的紅外圖像數(shù)據(jù)處理結(jié)束后，再通過VGA接口協(xié)議

6、將數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示器輸出。通過對基于細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)紅外圖像邊緣檢測系統(tǒng)的實際測試，所設(shè)計系統(tǒng)的實時處理能力、邊緣檢測效果都能達(dá)到預(yù)期要求。關(guān)鍵詞：紅外圖像，邊緣檢測，并行遺傳算法，細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)PGA重慶郵電大學(xué)碩士論文AbstractAbs仃actWiththecontinuousdevelopmentofdigitalinformationtechnology，infraredimageprocessingtechnologyhasbeenwidelyusedinthedigitalintelligentsecuritysystem．Inthecontextofs

7、ecurityapplicationsofthespecialrestrictedareaplaces，infraredimageintelligenttrackingidentificationsystemagreeswiththeespecialrequirements，suchascomplexbackground(hi曲-frequencynoise，moreclutter)，largemountofinformationaboutmulti·targetandhi曲real-timerequirements．Therefore，oneofthemost