一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)及方法，涉及圖像檢測領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括光信號傳感探測模塊，其用于對待觀察的信號進行掃描，并采集光信號；光電轉(zhuǎn)化模塊，其與所述光信號傳感探測模塊連接，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并對電信號進行去噪處理，得到凈化電信號；電信號采集處理模塊，其與所述光電轉(zhuǎn)化模塊連接，用于將凈化電信號進行AD采樣，得到數(shù)字信號，并對數(shù)字信號在FPGA進行算法處理。本發(fā)明專利技術(shù)可以快速去除實際測試信號中的環(huán)境干擾，快速準(zhǔn)確提取所需要的信號。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)及方法
本專利技術(shù)涉及圖像檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
圖像處理是對采集到的圖像信息進行加工以滿足人的視覺心理或者應(yīng)用需求的行為，圖像處理的應(yīng)用范圍比較廣泛，不僅在日常生活中對常規(guī)圖片進行美化處理，還需要在測繪學(xué)、大氣科學(xué)、天文學(xué)、日常監(jiān)控中使用。圖像處理前采集的大多為光信號，目前對光信號進行處理主要進行去干擾、分析、變換和運算等處理，從而得到反映事件變化本質(zhì)或處理者感興趣的的信息的過程，但是，目前處理得到的信息準(zhǔn)確度較低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)及方法，能夠得到準(zhǔn)確的信息。為達到以上目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案是：一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，包括：光信號傳感探測模塊，其用于對待觀察的信號進行掃描，并采集光信號；光電轉(zhuǎn)化模塊，其與所述光信號傳感探測模塊連接，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并對電信號進行去噪處理，得到凈化電信號；電信號采集處理模塊，其與所述光電轉(zhuǎn)化模塊連接，用于將凈化電信號進行AD采樣，得到數(shù)字信號，并對數(shù)字信號在FPGA中進行算法處理。進一步的，所述處理系統(tǒng)還包括一顯示模塊，所述顯示模塊與電信號采集處理模塊連接，其用于顯示所述電信號采集處理模塊處理后的信號。進一步的，所述光信號傳感探測模塊包括光源、光信號干涉儀和光信號放大器，所述光源用于為待測試部分提供光信號，所述光信號干涉儀用于將經(jīng)過測試部分的光信號按干涉條件分離為兩個光信號，并將兩個光信號輸入光信號放大器，所述光信號放大器用于提高所述被分離的光信號的強度并輸出：第一光信號、第二光信號。進一步的，所述光電轉(zhuǎn)化模塊包括第一探測器、第二探測器和比較器，所述第一探測器用于接受所述第一光信號并將其轉(zhuǎn)換為第一電信號，所述第二探測器用于接受所述第二光信號并將其轉(zhuǎn)換為第二電信號；所述比較器用于通過將第一電信號和第二電信號進行比較，去除所述第一電信號和第二電信號中的直流分量，得到一去噪信號。進一步的，所述電信號采集處理模塊中FPGA中進行算法處理通過背景噪聲去除單元、信號存儲單元、小波分析去噪單元、色散補償單元、對數(shù)量化單元和K-均值算法處理單元實現(xiàn)，所述背景噪聲去除單元用于將所述光信號傳感探測模塊采集的背景信號和實際測試信號進行比較，去除實際測試信號中的背景信號，以得到去背景信號；所述信號存儲單元用于存儲所述背景信號并將背景信號發(fā)送至小波分析去噪單元進行去噪，再依次經(jīng)過色散補償、對數(shù)量化和K-均值算法處理，得到最終信號。進一步的，所述K-均值算法處理單元處理步驟為：A、初始化：輸入基因表達矩陣作為對象集X，輸入指定聚類類數(shù)N，并在X中隨機選取N個對象作為初始聚類中心，設(shè)定迭代中止條件，進行迭代；B、分配聚類：根據(jù)相似度準(zhǔn)則將數(shù)據(jù)對象分配到最接近的聚類中心，從而形成一類，初始化隸屬度矩陣；C、更新聚類中心：以每一類的平均向量作為新的聚類中心，重新分配數(shù)據(jù)對象，轉(zhuǎn)入步驟A至中止；公式一：假設(shè)有M個數(shù)據(jù)源，C個聚類中心，μc為聚類中心，該公式的意思也就是將每個類中的數(shù)據(jù)與每個聚類中心做差的平方和，J最小，意味著分割的效果最好。一種采用基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)進行處理的方法，包括以下步驟：采集采集不同環(huán)境下被測試區(qū)域的空白光信號，并將其轉(zhuǎn)化為背景電信號，對背景電信號進行去噪，得到去噪背景電信號，建立背景信號庫；采集實時光信號，將實時光信號轉(zhuǎn)化為實時電信號，對實時電信號進行去噪，得到去噪實時電信號；將去噪實時電信號與背景電信號庫中的信息進行比較，選擇測試條件相似度最高的信號作為背景信號并進行比較，去除實時電信號中的背景電信號，得到去背景信號，將去背景信號存儲后進行小波分析去噪、色散補償、對數(shù)量化和K-均值算法處理，得到最終信號。進一步的，所述將實時光信號轉(zhuǎn)化為實時電信號，對實時電信號進行去噪，得到去噪實時電信號具體包括以下步驟：將實時電信號進行干涉分離為兩個光信號，并將兩個光信號進行光強度加強后輸出：第一光信號、第二光信號；將第一光信號轉(zhuǎn)換為第一電信號，第二光信號轉(zhuǎn)換為第二電信號，比較第一電信號和第二電信號后去除第一電信號和第二電信號中的直流分量，去噪實時電信號。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點在于：(1)本專利技術(shù)中的一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，先通過光信號傳感探測模塊對采集的信號進行干涉處理，除去一部分噪聲，，并將信號放大，得到清楚的光信號，然后通過光電轉(zhuǎn)化模塊進行光電轉(zhuǎn)化，并去除電信號中的直流分量，除去大部分噪聲，最后通過電信號采集處理模塊進行背景噪聲去除、小波分析去噪、色散補償、對數(shù)量化和K-均值算法處理，得到較準(zhǔn)確的結(jié)果。其中，背景噪聲去除單元中的背景信號為與當(dāng)前測試條件相似度高于70％的信號，因此，可以快速去除實際測試信號中的環(huán)境干擾，快速準(zhǔn)確提取所需要的信號。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實施例中基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的實施例作進一步詳細(xì)說明。參見圖1所示，本專利技術(shù)實施例提供一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，包括：光信號傳感探測模塊，其用于對待觀察的信號進行掃描，并采集光信號(在實際使用中，也可以采集紅外或者其他信號)。光電轉(zhuǎn)化模塊，其與光信號傳感探測模塊連接，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并對電信號進行去噪處理，得到凈化電信號。電信號采集處理模塊，其與光電轉(zhuǎn)化模塊連接，用于將凈化電信號進行AD采樣，得到數(shù)字信號，并對數(shù)字信號在FPGA中進行算法處理。顯示模塊，顯示模塊與電信號采集處理模塊連接，其用于顯示電信號采集處理模塊處理后的信號。其中，光信號傳感探測模塊包括光源、光信號干涉儀和光信號放大器，光源用于為待測試部分提供光信號，光信號干涉儀用于將經(jīng)過測試部分的光信號按干涉條件(在實際使用中，干涉條件根據(jù)實際情況進行設(shè)置)分離為兩個光信號，并將兩個光信號輸入光信號放大器，光信號放大器用于提高被分離的光信號的強度并輸出光信號：第一光信號、第二光信號。光電轉(zhuǎn)化模塊包括第一探測器、第二探測器和比較器，第一探測器用于接受第一光信號并將其轉(zhuǎn)換為第一電信號，第二探測器用于接受第二光信號并將其轉(zhuǎn)換為第二電信號；比較器用于通過將第一電信號和第二電信號進行比較(由于第一電信號、第二電信號是由第一光信號、第二光信號處理轉(zhuǎn)換而來，且第一光信號、第二光信號是由同一光信號經(jīng)過干涉而得到，因此，第一電信號和第二電信號均帶有原光信號的噪聲特征)，去除第一電信號和第二電信號中的直流分量，得到一去噪信號。本實施例中，電信號采集處理模塊中在FPGA中進行算法處理通過背景噪聲去除單元、信號存儲單元、小波分析去噪單元、色散補償單元、對數(shù)量化單元和K-均值算法處理單元實現(xiàn)，背景噪聲去除單元用于將光信號傳感探測模塊采集的背景信號和實際測試信號進行比較，去除實際測試信號中的背景信號，以得到去背景信號；信號存儲單元用于存儲背景信號并將背景信號發(fā)送至小波分析去噪單元進行去噪，再依次經(jīng)過色散補償、對數(shù)量化和K-均值算法處理，得到最終信號，將最終信號輸出到顯示模塊上，使用者可以從顯示模塊上觀察到清晰的結(jié)果。由于背景噪聲去除單元中的背景信號為與當(dāng)前測試條件相似度高于70％的信號，因此，可以快速去除實際測試信號中的環(huán)境干擾，快速準(zhǔn)確提取所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：光信號傳感探測模塊，其用于對待觀察的信號進行掃描，并采集光信號；光電轉(zhuǎn)化模塊，其與所述光信號傳感探測模塊連接，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并對電信號進行去噪處理，得到凈化電信號；電信號采集處理模塊，其與所述光電轉(zhuǎn)化模塊連接，用于將凈化電信號進行AD采樣，得到數(shù)字信號，并對數(shù)字信號在FPGA中進行算法處理。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：光信號傳感探測模塊，其用于對待觀察的信號進行掃描，并采集光信號；光電轉(zhuǎn)化模塊，其與所述光信號傳感探測模塊連接，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并對電信號進行去噪處理，得到凈化電信號；電信號采集處理模塊，其與所述光電轉(zhuǎn)化模塊連接，用于將凈化電信號進行AD采樣，得到數(shù)字信號，并對數(shù)字信號在FPGA中進行算法處理。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于：所述處理系統(tǒng)還包括一顯示模塊，所述顯示模塊與電信號采集處理模塊連接，其用于顯示所述電信號采集處理模塊處理后的信號。3.如權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于：所述光信號傳感探測模塊包括光源、光信號干涉儀和光信號放大器，所述光源用于為待測試部分提供光信號，所述光信號干涉儀用于將經(jīng)過測試部分的光信號按干涉條件分離為兩個光信號，并將兩個光信號輸入光信號放大器，所述光信號放大器用于提高所述被分離的光信號的強度并輸出：第一光信號、第二光信號。4.如權(quán)利要求3所述的一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于：所述光電轉(zhuǎn)化模塊包括第一探測器、第二探測器和比較器，所述第一探測器用于接受所述第一光信號并將其轉(zhuǎn)換為第一電信號，所述第二探測器用于接受所述第二光信號并將其轉(zhuǎn)換為第二電信號；所述比較器用于通過將第一電信號和第二電信號進行比較，去除所述第一電信號和第二電信號中的直流分量，得到一去噪信號。5.如權(quán)利要求4所述的一種基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，其特征在于：所述電信號采集處理模塊中FPGA中進行算法處理通過背景噪聲去除單元、信號存儲單元、小波分析去噪單元、色散補償單元、對數(shù)量化單元和K-均值算法處理單元實現(xiàn)，所述背景噪聲去除單元用于將所述光信號傳感探測模塊采集的背景信號和實際測試信號進行比較，去除實際測試信號中的背景信號，以得到去背景信號；所述信號存儲單元用于存儲所述背景信號并將背景信號發(fā)送至小波分析去噪單元進行去噪，再依次經(jīng)過色散補...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉天明，
申請(專利權(quán))人：武漢華之洋科技有限公司，華中光電技術(shù)研究所中國船舶重工集團公司第七一七研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北,42