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2.3.4 视频显示模块 13
3 灰度拉伸算法设计 14
3.1 设计思路 14
3.2 实现方法 15
3.2.1 比较模块 15
3.2.2 灰度拉伸模块 16
3.2.3 模块功能的实现 16
3.2 实验仿真与结果分析 17
结论与展望 21
致谢 22
参考文献 23
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1970年，贝尔实验室成功研制出世界上第一只CCD。 1973年，仙童公司制造的第一个商业CCD成像器件；20世纪80年代末，大多数视频应用中，CCD代替了电子管；进入20世纪90年代，高分辨率成像的CCD被广泛应用于专业电子照相、太空探索、X射线成像等科学应用领域[1]。目前，广泛使用在低光成像领域的CCD传感器，包括以下三种：图像增强CCD（ICCD）、电子轰击CCD（EBCCD）以及电子倍增CCD（EMCCD）。
电子倍增CCD在低光成像领域是一个重大突破。在转移过程中，嵌入可控增益寄存器后，EMCCD可以将信号电荷放大数倍，实现全固态成像。相比ICCD和EBCCD，EMCCD具有光电转换效率高、体积小、成本低、寿命长、功耗低等优点，这使得它在天文观测、生物医学及微光监控领域都有广阔的应用前景[8]。
EMCCD的成像特点，使其可以用于低照度光照环境。而在此环境下获得的图像因照度较低而使其灰度分布多集中于低灰度下。为了便于之后的图像处理，可对图像进行适当的灰度拉伸，以期获得更优的观察效果。
本课题在此背景下成立，旨在研究EMCCD成像系统的图像处理，即采用灰度拉伸的方对EMCCD图像采集传感器传入的像素灰度进行处理，以扩展其灰度差异，提升数字图像的对比度，以便于进行之后的图像显示及进一步的图像分析处理。
1.2 研究与发展现状
1.3 本文的研究内容
本课题是基于FPGA的视频图像优化算法的研究，实验是采用光学镜头与EMCCD视频采集显示器组合，在夜晚荧光灯远照条件下下采集视频。目前，EMCCD作为图像采集检测的新兴器件，对其的研究正在迅速发展。通过对视频图像进行灰度拉伸，来提升EMCCD成像视频的观测效果。本文主要内容是研究一种能够实现对视频即时处理，提升视频显示效果同时又不影响视频正常显示的简单方法。
本课题作为基于EMCCD视频显示处理的一部分，实现视频图像灰度拉伸，其实现的系统结构图为：
图1.3.1 EMCCD视频显示系统结构图
本文共分为三章，具体内容安排如下：
第一章为绪论，主要介绍了该课题的研究背景和意义，以及发展现状，简单描述了课题成立的背景和成像原理。
第二章为显示系统结构，该章主要介绍EMCCD特点，以及视频显示的整体结构的实现，包括各模块作用以及实现思路。
第三章为灰度拉伸算法设计，该章主要介绍在视频传输显示过程中，实现对视频灰度拉伸的即时处理的实现思路，即采用比较器，以前一场图像的信息作为灰度拉伸的参数，来处理后一场图像。
2 EMCCD视频显示源:自/751-·论,文'网·www.751com.cn/
2.1 EMCCD 结构特点
EMCCD技术，有时也被称作“片上增益”技术，是一种全新的微弱光信号增强探测技术，相比于普通CCD，具有更高的灵敏度，能够在较低照度下实现较为清晰的成像。其成像结构如图所示：
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