[发明专利]一种基于FPGA的紫外与可见光图像融合系统及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的紫外与可见光图像融合系统，其特征在于，包括：图像信号处理电路板和ARM处理器，所述图像信号处理电路板的输入端电性连接有可见光图像采集模块和紫外图像采集模块，所述图像信号处理电路板的输出端与所述ARM处理器的输入端电性连接，所述ARM处理器的输出端电性连接有图像显示模块；所述可见光图像采集模块包括可见光CCD镜头和可见光CCD探测器，所述紫外图像采集模块包括紫外镜头和紫外ICCD，所述图像信号处理电路板设置有FPGA主控芯片，所述图像显示模块电性连接有显示屏；所述可见光图像采集模块和紫外图像采集模块分别用于采集可见光和紫外图像，所述图像信号处理电路板中的所述FPGA主控芯片对图像信号进行处理并将处理后的图像信息发送至所述ARM处理器，所述ARM处理器控制所述显示屏显示出图像数据。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的紫外与可见光图像融合系统，其特征在于，所述图像信号处理电路板设置有AD图像解码芯片和DA视频编码芯片，所述AD图像解码芯片的输入端分别与所述可见光图像采集模块及紫外图像采集模块电性连接，所述AD图像解码芯片的输出端与所述FPGA主控芯片电性连接；所述DA视频编码芯片的输入端与所FPGA主控芯片电性连接，所述DA视频编码芯片的输出端与所述ARM处理器电性连接。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的紫外与可见光图像融合系统，其特征在于，所述图像信号处理电路板通过RS232串口与I2C总线两种方式与主机通信。

4.根据权利要求1所述的基于FPGA的紫外与可见光图像融合系统，其特征在于，所述可见光CCD探测器型号采用索尼FCB-EX1020P型CCD探测器。

5.根据权利要求1所述的基于FPGA的紫外与可见光图像融合系统，其特征在于，所述系统还包括电源模块，所述电源模块与所述图像信号处理电路板电性连接，所述电源模块用于给所述系统供电。

6.一种基于FPGA的紫外与可见光图像融合方法，应用于权利要求1-5任一所述的基于FPGA的紫外与可见光图像融合系统，其特征在于，所述方法包括：

S1，利用基于FPGA的紫外与可见光图像融合系统提取所述紫外图像采集模块采集的紫外图像；

S2，对提取的紫外图像进行灰度化处理，并采用阈值分割算法将各放电区域图像从灰度化的紫外图像中分割出来，得到二值化后的图像；

S3，采用数学形态学的开闭运算对二值化后的图像进行滤波处理；

S4，采用二值图像的小区域面积消除算法去除滤波后图像中的干扰点；

S5，进行图像配准：采用仿射变换的逆变换，首先将步骤S1得到的原图进行存储，再根据步骤S4得到的新图中的像素点位置映射出原图对应位置的坐标，得到该坐标对应的灰度值；

S6，进行图像融合：所述FPGA主控芯片对可见光数据进行去交错处理，对紫外光数据进行光子计数计算，根据用户选择将相应的数据显示到所述显示屏上，可供选择的图像输出类型有单可见、单紫外和可见与紫外显示三种类型。

7.根据权利要求6所述的基于FPGA的紫外与可见光图像融合方法，其特征在于，所述S2步骤中的所述灰度化处理的灰度变换公式为：

Y＝0.299R+0.587G+0.114B

式中Y为图像像素点的灰度值，R、G、B为红、绿、蓝三个颜色分量值，Y的范围为0-255，全白像素点的灰度值为255，全黑像素点的灰度值为0；

所述阈值分割算法的原理为将灰度图的各像素在某特定值范围内赋予其为白色或黑色，其数学模型为：

式中t为阈值，g(x,y)为二值化后的灰度值，f(x,y)为二值化前的灰度值。

8.根据权利要求6所述的基于FPGA的紫外与可见光图像融合方法，其特征在于，所述S4步骤中采用二值图像的小区域面积消除算法去除图像中的干扰点，所述小区域面积消除算法的基本步骤包括：

S401，检测图像中每一个高亮区域，获取每一个高亮区域的边界信息；

S402，通过所述边界信息获取每个连通区域的面积大小，统计图中的连通区域以及像素点的个数；

S403，设定阈值，依次将每个区域面积与该阈值进行对比，大于该阈值的区域保留下来，小于该阈值的区域被消除。