随着科学技术发展,集成电路工艺的不断进步,为在前端实现实时图像复原提供了硬件支持。运动图像模糊是指相机和被拍物体,两者进行连续性相对运动,导致最后采集到的图像模糊,对其使用存在一定影响。运动图像去模糊就是建立一定数学模型,将模糊图像清晰化。考虑到实际应用场境中待处理图像的大部分模糊信息未知,故采用盲去模糊。盲去模糊难点在于建模复杂且求解不唯一。故构建实时运动图像盲去模糊系统,实现图像去模糊,具有一定的现实意义。本文主要针对在硬件中实现运动图像去模糊系统问题进行研究,主要工作包括以下四个方面:(1)分析在空域和在频域运动模糊图像处理的性能差异。一般情况下,在空域中处理运动模糊图像,计算量大且复杂度高,而在频域中处理运动模糊图像,计算量小且灵活度高。故结合运动模糊图像及去模糊算法特点,分析运动图像去模糊频域处理方式。本文设计了一种基2-DIT-FFT的频域转换硬件算法,以解决一般频域转换过多占用资源、转换时间长、可移植性差等问题。其主要模块包括:输入数据预处理、原位计算、存储模块、蝶形运算模块、溢出检测、截位等。该硬件算法与基于FFT IP核的频域转换算法相比,降低了硬件资源占用率,提高了图像频域转换精度。(2)详细说明图像运动模糊的过程,分析其频谱和倒谱的特点。比较频域法和倒谱法估计的点扩散函数PSF精度,本文采用基于倒谱特性的PSF估计法。并在此基础上,增加Canny算子边缘检测,提高PSF估计精度。(3)考虑硬件实现可行性及复原效果确定合适的经典图像复原算法。比较逆滤波等四种经典复原算法的优劣,采用峰值信噪比、结构相似性、视觉信息保真度三种图像质量评价指标,分析上述复原算法的优缺点,得到复原结果及质量评价指标。(4)系统采用“软硬结合”设计方案,以V Cyclone Altera系列的SOC-DE1为设计平台,利用QSYS连接相关子系统及IP核,构建图像去模糊系统。在FPGA中,设计频域转换,并配置设计所需IP模块,如Frame Reader、SDRAM、显示子系统等。在HPS中,搭载Linux操作系统,利用HPS-FPGA总线访问SDRAM,利用Linux C编程实现运动图像去模糊和传输,利用软件QT设计去模糊系统界面,实现可视化及人机交互功能,其主要功能包括:打开相机、抓拍及图像灰度处理、复原图像等。本系统主要进行了图像频域转换模块、去模糊算法、QT GUI界面及整体硬件系统构建等设计,并在实际环境中对其整体功能进行测试。经验证分析,系统能处理采集的任意图像,能较好地实现模糊图像显示、频域转换及去模糊等基本功能,并且降低了资源占用率,具有一定的实用性和可移植性。