[发明专利]超分辨率重建和自动配准的工业CCD彩色成像系统

摘要

本发明公开了一种基于FPGA和DSP的超分辨率重建和自动配准的工业CCD彩色成像系统，该成像系统由硬件系统和软件系统组成：硬件系统包括：由一个彩色CCD摄像头和一个黑白CCD摄像头实时采集不同分辨率的视频采集模块，对模拟视频数字化及制式转换的模块，基于FPGA的视频预处理和自动和重建参数配准模块，以DSP为核心的自动配准和多孔小波融合重建算法实现模块，以太网通信接口模块组成；软件系统主要是实现1路低分辨率彩色视频和1路高分辨率黑白视频通过自动配准，然后采用多孔小波结合IHS的融合算法重建为所需的高分辨率彩色视频的融合算法。

主权项

1.一种基于FPGA和DSP的超分辨率重建和自动配准的工业CCD彩色成像系统，其特征在于，该成像系统包括：由一个彩色CCD摄像头和一个黑白CCD摄像头实时采集不同低分辨率的视频采集模块[1]，用于采集不同分辨率的模拟视频信息；对模拟视频数字化及制式转换的模块[2]，完成图像采集和格式转换，对图像信号放大，抗混叠滤波等功能；基于FPGA的视频预处理和自动和重建参数配准模块[3]，完成视频预处理和自动和重建参数配置；以DSP为核心的的自动配准和融合重建算法实现模块[4]，完成图像的自动配准、多孔小波结合IHS变换的融合重建算法和整个系统管理；以太网通信接口模块[5]，最终输出和传输高分辨率彩色视频；软件系统是本发明的核心，由图像配准模块，IHS变换模块、多孔小波融合重建模块、反IHS变换模块，MS是CCD1获取的彩色图像，PAN是CCD2获取的全色的高分辨率图像，I分量、H分量和S分量分别是指MS中的亮度、色度和饱和度分量，新的I分量是经过超分辨率重建后的亮度信息，彩色HR是重建的高分辨率彩色图像，所述的超分辨率重建和自动配准的工业CCD彩色成像系统，特征在于图2的全部流程由图1中的FPGA和DSP共同完成，其中图2中图像配准模块是运动参数估计与配准操作，这里采用基于互相关的运动估计算法，考虑到CCD2的分辨率是768×582，CCD2的分辨率是1024×768，以CCD2的全色图像为参考图像，将CCD1的RGB格式的彩色图像MS配准到CCD2的全色图像PAN，接着是IHS变换器，将RGB彩色图像分解为I分量、H分量、S分量，融合重建模块首先对全色图像与I分量图像进行直方图匹配，得到新的全色图像，然后将新的全色图像和I分量图像进行基于多孔小波的融合算法，得到新的强度分量图像I′。最后经过IHS反变换模块，实现将分量、H分量最后经过反变换模块，实现将I′分量、H分量、S分量进行反IHS变换，得到重建的高分辨率RGB图像。