[发明专利]基于FPGA的平台直方图均衡化实现方法及其装置

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的平台直方图均衡化实现方法及其装置，直方图统计模块在帧有效时，对输入的第t帧图像数据进行直方图统计，RAM读写控制模块根据设置的上限平台值，对统计直方图进行处理后输入到RAM；在第t帧图像数据统计完后，读RAM控制模块产生RAM的读信号经RAM读写控制模块送到RAM，并将读出的统计直方图送给直方图累积模块，直方图累积模块对统计直方图进行累积，并经SDRAM仲裁控制模块，将累积直方图写入SDRAM中；第t+1帧图像数据有效时，重复上述统计直方图的操作，同时平台直方图输出模块经SDRAM仲裁控制模块读取第t帧图像的累积直方图计算第t+1帧均衡化后的图像并输出。本发明有效节省了FPGA大量的内部资源，降低了FPGA功耗，提升了运行速率。

技术领域

本发明属于红外图像处理领域，特别是一种基于FPGA的平台直方图均衡化实现方法及其装置。

背景技术

原始的红外图像普遍存在非均匀性大、对比度低、分辨率差等特点，大大降低了红外成像系统在实际应用中成像的质量。

直方图均衡是红外成像系统中实用最广泛的图。因此国内外诸多学者针对红外图像的特点，研究出各种红外图像的处理算法，提升图像的成像质量。直方图均衡图像的灰度映射函数采用原始图像的累计分布函数，通过直方图均衡后图像的像素分布近似满足均衡分布。平台直方图是针对原始直方图均衡缺点，提出的一种能够抑制背景和噪声，同时提升图像对比度的一种新方法。

胡元刚在《直方图均衡增强算法在实时图像处理中的实现》(液晶与显示)一文中采用了6片DDR和一片FLASH作为直方图均衡过程中的数据缓存，同时采用了FPGA内部的RAM存储映射表数据，大量存储器的使用增大了硬件电路板的面积，不利于小型化，同时增加了系统功耗。

刘延在《基于FPGA的直方图均衡实时并行算法及新架构实现》(红外技术)一文中采用两个RAM乒乓操作存储统计直方图，再另外采用两个RAM乒乓操作存储转换的灰度值，4个RAM的使用占用了大量的FPGA内部资源，使得FPGA难以植入其他算法，制约了成像系统的多功能化。

目前平台直方图大多通过采用两个FPGA内部的RAM来实现，一个用于存储一帧图像的统计直方图，一个用于存储一帧图像的累积直方图。在FPGA内部同时存储两帧图像的直方图信息，占用了FPGA大量的内部资源，降低了FPGA的运行速率，增大了FPGA的功耗，且不利于植入更多的算法实现系统多功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FPGA的平台直方图均衡化实现方法及其装置，解决了因大量的图像数据占用FPGA内部资源导致FPGA功耗增大、运行速率降低、无法植入更多的算法，完善系统功能等问题，优化了平台直方图的实现方法，减少了FPGA内部资源的占用率，降低了系统功耗，提升了运行速率。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于FPGA的平台直方图均衡化实现方法，算法步骤如下：

步骤1)将大小为M×N，数据位宽为n的输入图像数据送入到直方图统计模块，其中M为列数，N为行数，在帧有效时，对输入的图像数据进行直方图统计，并产生读写RAM控制信号送入到RAM读写控制模块。

步骤2)RAM读写控制模块根据设置的上限平台值，对写入RAM的平台统计直方图数据进行调整后，写入到RAM中。

步骤3)在统计直方图完成后，当帧无效时，读RAM控制模块产生读RAM的控制信号并经RAM读写控制模块送给RAM，同时将从RAM中读出的平台统计直方图数据送给直方图累积模块。

步骤4)直方图累积模块对统计直方图的数据进行累积，并产生写SDRAM的控制信号送给SDRAM仲裁控制模块，同时直方图统计模块将写数据置0，对RAM进行清空准备下一帧图像数据的统计。