人體熱紅外圖像邊緣檢測算法及FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、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(shí)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(shí)時(shí)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(gè)智能識(shí)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(jì)特定應(yīng)用背景下的細(xì)胞

2、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(jì)算出每個(gè)細(xì)胞元的狀態(tài)值與輸出值，然后計(jì)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(duì)種群個(gè)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(jì)的細(xì)胞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)紅外圖像進(jìn)行邊緣檢測仿真，最后通過仿真結(jié)果對(duì)該算法進(jìn)行定性和定量評(píng)價(jià)。
　　 對(duì)邊緣檢測算法進(jìn)行FPGA硬件實(shí)現(xiàn)是本文的核心內(nèi)容。針

3、對(duì)硬件模塊數(shù)據(jù)交叉?zhèn)鬏斪钌俚脑瓌t，將整個(gè)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IP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IP核硬件設(shè)計(jì)方法。最后將兩種設(shè)計(jì)的細(xì)胞元IP核在xilinx的Virtex-6系列平臺(tái)上進(jìn)行功能、時(shí)序仿真、綜合，并結(jié)合simuli

4、nk對(duì)紅外圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)的邊緣檢測仿真。
　　 為了實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)全硬件平臺(tái)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(tái)。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(jì)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)議將數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示器輸出。通過對(duì)基于細(xì)胞