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基于FPGA的科学级CCD成像系统设计: 2014年; 针对天文、医学等领域科学成像需要,设计了一套基于FPGA的科学级CCD成像系统,并给出了设计中关键技术的解决方法。首先,FPGA提供CCD正常工作所需要的时序信号,驱动CCD输出模拟图像;再将模拟信号预放大、相关双采样、AD转化后输出给FPGA进行处理;最后,将图像信号在FPGA内部进行格式重组、添加图像信息等操作后输出给存储与显示单元。实验结果表明,获取的图像质量较好,不制冷时读出噪声仅6个电子,满足了科学成像的需要。整个系统性能稳定可靠、实时性强,具有较好的通用性。; 李华朱波; 关键词：成像系统 CCD FPGA

应用字典学习算法改善Bayer格式图像彩色恢复效果被引量：6: 2013年; 利用单片探测器获取彩色图像,插值算法的优劣对结果起着决定性的作用。为了改善恢复效果,该文设计了一种基于字典学习的非线性Bayer格式图像彩色插值算法。根据图像梯度的变化,首先,在上下左右方向利用局部方向插值方法(LDI)对Bayer格式图像进行合并计算,用高斯混合模型(GMM)分类法训练字典,运用主分量分析(PCA)方法提取训练结果中的主要分量为学习提供样本,通过学习,得到R,B通道缺失的G分量。然后,应用G分量,插值得到另外两种缺失分量R和B,从而得到彩色图像。选取McMaster图像集作为字典,分别用算法对标准图像和使用DALSA公司彩色CMOS探测器开发的相机实际拍摄的图像进行插值恢复,较其它几种算法,视觉上伪彩色最少,峰值信噪比最优。整体性能优于现有的很多其它插值算法。; 朱波汶德胜王飞李华宋宗玺; 关键词：BAYER格式字典学习高斯混合模型

改进的联合去马赛克与放大算法及其硬件实现被引量：2: 2014年; 为了从单CCD/CMOS图像探测器相机拍摄的Bayer格式图像恢复出更高分辨率全彩色图像,设计了一种改进的联合去马赛克与放大算法。首先,估计原始Bayer格式图像中丢失的绿色通道信息,根据颜色梯度的比较结果,将水平或垂直方向的绿色通道信息作为彩色图像的G分量,并根据彩色图像颜色通道之间高度相关的特性,计算颜色差R-G和B-G;然后,将去马赛克过程中的梯度方法继续用于确定丢失的绿色像素,放大绿色通道;最后,对颜色差值图像R-G和B-G进行放大,即可恢复出红色和蓝色通道信息,得到放大的全彩色图像。试验结果表明,算法恢复出的高分辨率彩色图像的峰值信噪比(PSNR)有较明显提升,且主观目视清晰、边缘锐利,特别是硬件实现方面能够做到实时处理。目前,本文算法已经在Xilinx公司的FPGA上实现,并用于工程实践。满足了项目实际需要。; 李华朱波; 关键词：FPGA

基于FPGA的彩色图像实时采集系统设计被引量：7: 2014年; 为了从单片Bayer格式图像探测器获取高质量实时彩色图像,研究并设计了一套基于FPGA硬件的彩色图像实时采集系统。介绍了针对MT9M011图像探测器的寄存器配置时序的设计。重点研究了影响彩色图像质量的Bayer格式图像去马赛克算法,该算法首先对Bayer格式原图进行二阶拉普拉斯修正,利用色差和梯度关系确定丢失的绿色分量,再结合给定像素周围的4个色差进行插值计算,分别得到丢失的红色分量和蓝色分量,从而完成彩色图像的恢复。设计了基于千兆以太网(GigE)的图像传输机制,使系统数据吞吐率大大提高。实验数据表明,系统插值算法在峰值信噪比(PSNR)方面相比双线性插值,R、G、B三通道均提高约15dB左右,图像目视细节丰富,伪彩色得到有效抑制;在分辨率为1 280×1 024、帧频为15f/s的情况下,可以实时输出全彩色图像。目前,系统已经工程应用,其优异表现满足了项目实际需要。; 李华朱波; 关键词：千兆以太网 FPGA

基于正则化稀疏表示的图像超分辨率算法被引量：10: 2013年; 为了从单幅低分辨率(LR)图像恢复出高分辨率(HR)图像,提出了一种应用正则化稀疏表示和基于机器学习的超分辨率(SR)图像恢复算法。构造了一种基于稀疏表示的SR凸变模型,为了提高恢复效果,针对模型提出了两种稀疏正则化约束条件,一是将分类效果更好的图表拉普拉斯作为正则化约束条件,从而找到与输入LR图像块在结构上最接近的学习样本;另一种是针对冗余的学习样本进行约束,保证了图像边缘的锐利。将输入的每一块LR图像应用正则化稀疏表示,经过学习得到与之对应的HR图像块,最终得到整幅HR图像。试验结果表明,算法恢复出的HR图像峰值信噪比(PSNR)值较双三次插值算法最高提升约2dB,主观目视清晰、边缘锐利。; 朱波李华高伟宋宗玺; 关键词：图像分类正则化

改进的Bayer插值算法及其硬件实现被引量：10: 2013年; 为了改善彩色恢复效果,降低硬件设计的复杂度,提出了一种基于Bayer格式图像彩色插值改进算法。首先,对Bayer格式原图进行二阶拉普拉斯修正,获取水平方向和垂直方向的绿色分量^GH和^GV;然后,计算红色通道和蓝色通道分别与绿色分量的水平色差R-^GH、B-^GH和垂直色差R-^GV、B-^GV,再对色差方向插值,得到水平和垂直方向的梯度并进行比较,根据比较结果选择^GH或^GV作为选定像素处的绿色分量^G;当整幅图像的绿色分量得到后,利用给定像素周围的4个色差进行插值计算,分别得到红色分量^R和蓝色分量^B,从而完成彩色图像的恢复。试验结果表明,改进的算法在峰值信噪比(PSNR)上相比双线性插值(BI)算法,R、G、B三通道均提高15dB左右,且图像目视细节丰富,伪彩色得到有效抑制,特别是硬件实现难度方面和线性算法相当,能够做到硬件实时处理。目前,算法已经在Xilinx FPGA上实现,并工程应用,满足了项目实际需要。; 朱波汶德胜王飞; 关键词：BAYER格式 FPGA

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国家自然科学基金(90920301)