一种基于FPGA的图像处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的图像处理系统及方法，涉及图像检测领域，该系统包括光信号传感探测模块，其用于对待观察的信号进行扫描，并采集光信号；光电转化模块，其与所述光信号传感探测模块连接，用于将光信号转换为电信号，并对电信号进行去噪处理，得到净化电信号；电信号采集处理模块，其与所述光电转化模块连接，用于将净化电信号进行AD采样，得到数字信号，并对数字信号在FPGA进行算法处理。本发明专利技术可以快速去除实际测试信号中的环境干扰，快速准确提取所需要的信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的图像处理系统及方法
本专利技术涉及图像检测领域，具体涉及一种基于FPGA的图像处理系统及方法。
技术介绍
图像处理是对采集到的图像信息进行加工以满足人的视觉心理或者应用需求的行为，图像处理的应用范围比较广泛，不仅在日常生活中对常规图片进行美化处理，还需要在测绘学、大气科学、天文学、日常监控中使用。图像处理前采集的大多为光信号，目前对光信号进行处理主要进行去干扰、分析、变换和运算等处理，从而得到反映事件变化本质或处理者感兴趣的的信息的过程，但是，目前处理得到的信息准确度较低。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于FPGA的图像处理系统及方法，能够得到准确的信息。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种基于FPGA的图像处理系统，包括：光信号传感探测模块，其用于对待观察的信号进行扫描，并采集光信号；光电转化模块，其与所述光信号传感探测模块连接，用于将光信号转换为电信号，并对电信号进行去噪处理，得到净化电信号；电信号采集处理模块，其与所述光电转化模块连接，用于将净化电信号进行AD采样，得到数字信号，并对数字信号在FPGA中进行算法处理。进一步的，所述处理系统还包括一显示模块，所述显示模块与电信号采集处理模块连接，其用于显示所述电信号采集处理模块处理后的信号。进一步的，所述光信号传感探测模块包括光源、光信号干涉仪和光信号放大器，所述光源用于为待测试部分提供光信号，所述光信号干涉仪用于将经过测试部分的光信号按干涉条件分离为两个光信号，并将两个光信号输入光信号放大器，所述光信号放大器用于提高所述被分离的光信号的强度并输出：第一光信号、第二光信号。进一步的，所述光电转化模块包括第一探测器、第二探测器和比较器，所述第一探测器用于接受所述第一光信号并将其转换为第一电信号，所述第二探测器用于接受所述第二光信号并将其转换为第二电信号；所述比较器用于通过将第一电信号和第二电信号进行比较，去除所述第一电信号和第二电信号中的直流分量，得到一去噪信号。进一步的，所述电信号采集处理模块中FPGA中进行算法处理通过背景噪声去除单元、信号存储单元、小波分析去噪单元、色散补偿单元、对数量化单元和K-均值算法处理单元实现，所述背景噪声去除单元用于将所述光信号传感探测模块采集的背景信号和实际测试信号进行比较，去除实际测试信号中的背景信号，以得到去背景信号；所述信号存储单元用于存储所述背景信号并将背景信号发送至小波分析去噪单元进行去噪，再依次经过色散补偿、对数量化和K-均值算法处理，得到最终信号。进一步的，所述K-均值算法处理单元处理步骤为：A、初始化：输入基因表达矩阵作为对象集X，输入指定聚类类数N，并在X中随机选取N个对象作为初始聚类中心，设定迭代中止条件，进行迭代；B、分配聚类：根据相似度准则将数据对象分配到最接近的聚类中心，从而形成一类，初始化隶属度矩阵；C、更新聚类中心：以每一类的平均向量作为新的聚类中心，重新分配数据对象，转入步骤A至中止；公式一：假设有M个数据源，C个聚类中心，μc为聚类中心，该公式的意思也就是将每个类中的数据与每个聚类中心做差的平方和，J最小，意味着分割的效果最好。一种采用基于FPGA的图像处理系统进行处理的方法，包括以下步骤：采集采集不同环境下被测试区域的空白光信号，并将其转化为背景电信号，对背景电信号进行去噪，得到去噪背景电信号，建立背景信号库；采集实时光信号，将实时光信号转化为实时电信号，对实时电信号进行去噪，得到去噪实时电信号；将去噪实时电信号与背景电信号库中的信息进行比较，选择测试条件相似度最高的信号作为背景信号并进行比较，去除实时电信号中的背景电信号，得到去背景信号，将去背景信号存储后进行小波分析去噪、色散补偿、对数量化和K-均值算法处理，得到最终信号。进一步的，所述将实时光信号转化为实时电信号，对实时电信号进行去噪，得到去噪实时电信号具体包括以下步骤：将实时电信号进行干涉分离为两个光信号，并将两个光信号进行光强度加强后输出：第一光信号、第二光信号；将第一光信号转换为第一电信号，第二光信号转换为第二电信号，比较第一电信号和第二电信号后去除第一电信号和第二电信号中的直流分量，去噪实时电信号。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术中的一种基于FPGA的图像处理系统，先通过光信号传感探测模块对采集的信号进行干涉处理，除去一部分噪声，，并将信号放大，得到清楚的光信号，然后通过光电转化模块进行光电转化，并去除电信号中的直流分量，除去大部分噪声，最后通过电信号采集处理模块进行背景噪声去除、小波分析去噪、色散补偿、对数量化和K-均值算法处理，得到较准确的结果。其中，背景噪声去除单元中的背景信号为与当前测试条件相似度高于70％的信号，因此，可以快速去除实际测试信号中的环境干扰，快速准确提取所需要的信号。附图说明图1为本专利技术实施例中基于FPGA的图像处理系统的结构图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细说明。参见图1所示，本专利技术实施例提供一种基于FPGA的图像处理系统，包括：光信号传感探测模块，其用于对待观察的信号进行扫描，并采集光信号(在实际使用中，也可以采集红外或者其他信号)。光电转化模块，其与光信号传感探测模块连接，用于将光信号转换为电信号，并对电信号进行去噪处理，得到净化电信号。电信号采集处理模块，其与光电转化模块连接，用于将净化电信号进行AD采样，得到数字信号，并对数字信号在FPGA中进行算法处理。显示模块，显示模块与电信号采集处理模块连接，其用于显示电信号采集处理模块处理后的信号。其中，光信号传感探测模块包括光源、光信号干涉仪和光信号放大器，光源用于为待测试部分提供光信号，光信号干涉仪用于将经过测试部分的光信号按干涉条件(在实际使用中，干涉条件根据实际情况进行设置)分离为两个光信号，并将两个光信号输入光信号放大器，光信号放大器用于提高被分离的光信号的强度并输出光信号：第一光信号、第二光信号。光电转化模块包括第一探测器、第二探测器和比较器，第一探测器用于接受第一光信号并将其转换为第一电信号，第二探测器用于接受第二光信号并将其转换为第二电信号；比较器用于通过将第一电信号和第二电信号进行比较(由于第一电信号、第二电信号是由第一光信号、第二光信号处理转换而来，且第一光信号、第二光信号是由同一光信号经过干涉而得到，因此，第一电信号和第二电信号均带有原光信号的噪声特征)，去除第一电信号和第二电信号中的直流分量，得到一去噪信号。本实施例中，电信号采集处理模块中在FPGA中进行算法处理通过背景噪声去除单元、信号存储单元、小波分析去噪单元、色散补偿单元、对数量化单元和K-均值算法处理单元实现，背景噪声去除单元用于将光信号传感探测模块采集的背景信号和实际测试信号进行比较，去除实际测试信号中的背景信号，以得到去背景信号；信号存储单元用于存储背景信号并将背景信号发送至小波分析去噪单元进行去噪，再依次经过色散补偿、对数量化和K-均值算法处理，得到最终信号，将最终信号输出到显示模块上，使用者可以从显示模块上观察到清晰的结果。由于背景噪声去除单元中的背景信号为与当前测试条件相似度高于70％的信号，因此，可以快速去除实际测试信号中的环境干扰，快速准确提取所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的图像处理系统，其特征在于，包括：光信号传感探测模块，其用于对待观察的信号进行扫描，并采集光信号；光电转化模块，其与所述光信号传感探测模块连接，用于将光信号转换为电信号，并对电信号进行去噪处理，得到净化电信号；电信号采集处理模块，其与所述光电转化模块连接，用于将净化电信号进行AD采样，得到数字信号，并对数字信号在FPGA中进行算法处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的图像处理系统，其特征在于，包括：光信号传感探测模块，其用于对待观察的信号进行扫描，并采集光信号；光电转化模块，其与所述光信号传感探测模块连接，用于将光信号转换为电信号，并对电信号进行去噪处理，得到净化电信号；电信号采集处理模块，其与所述光电转化模块连接，用于将净化电信号进行AD采样，得到数字信号，并对数字信号在FPGA中进行算法处理。2.如权利要求1所述的一种基于FPGA的图像处理系统，其特征在于：所述处理系统还包括一显示模块，所述显示模块与电信号采集处理模块连接，其用于显示所述电信号采集处理模块处理后的信号。3.如权利要求1所述的一种基于FPGA的图像处理系统，其特征在于：所述光信号传感探测模块包括光源、光信号干涉仪和光信号放大器，所述光源用于为待测试部分提供光信号，所述光信号干涉仪用于将经过测试部分的光信号按干涉条件分离为两个光信号，并将两个光信号输入光信号放大器，所述光信号放大器用于提高所述被分离的光信号的强度并输出：第一光信号、第二光信号。4.如权利要求3所述的一种基于FPGA的图像处理系统，其特征在于：所述光电转化模块包括第一探测器、第二探测器和比较器，所述第一探测器用于接受所述第一光信号并将其转换为第一电信号，所述第二探测器用于接受所述第二光信号并将其转换为第二电信号；所述比较器用于通过将第一电信号和第二电信号进行比较，去除所述第一电信号和第二电信号中的直流分量，得到一去噪信号。5.如权利要求4所述的一种基于FPGA的图像处理系统，其特征在于：所述电信号采集处理模块中FPGA中进行算法处理通过背景噪声去除单元、信号存储单元、小波分析去噪单元、色散补偿单元、对数量化单元和K-均值算法处理单元实现，所述背景噪声去除单元用于将所述光信号传感探测模块采集的背景信号和实际测试信号进行比较，去除实际测试信号中的背景信号，以得到去背景信号；所述信号存储单元用于存储所述背景信号并将背景信号发送至小波分析去噪单元进行去噪，再依次经过色散补...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘天明，
申请(专利权)人：武汉华之洋科技有限公司，华中光电技术研究所中国船舶重工集团公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42