[发明专利]基于FPGA的目标自适应平台直方图均衡实现方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的目标自适应平台直方图均衡实现方法，本方法利用两个片上RAM来分别完成图像数据的平台直方图统计和累积，当帧有效时，直方图模块对输入的第t帧图像数据进行直方图统计，当第t帧图像数据统计完成后，在帧无效的时间内，直方图累积模块对统计直方图数据进行累积，当第t+1帧数据送到时，在帧有效时间内重复上述直方图统计操作，同时平台直方图输出模块读取第t帧图像的累积直方图数据，并利用第t帧统计直方图的状态信息完成第t+1帧图像数据的均衡化并输出，以此来实现对不同场景图像进行灰度值重新分配时能适应场景的变化，提高了平台直方图均衡算法的自适应性。

技术领域

本发明属于红外图像处理领域，是一种基于FPGA的目标自适应平台直方图均衡实现方法。

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。像显示技术。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。但由于传统的平台直方图均衡算法并未考虑处理算法对目标场景的适应性，无法根据场景内的目标的灰度分布来自适应调节处理后图像的灰度分配，难以保证系统在对均匀场景成像时不会过度放大噪声，同时又能使系统能将细节较多的场景中的细节目标全部体现出来，以突出目标的细节信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FPGA的目标自适应平台直方图均衡实现方法，解决了传统平台直方图均衡处理算法无法保证红外成像系统对均匀目标场景和细节较多的场景都有较好的成像效果，既能有效压缩均匀目标场景的噪声，同时能保证细节较多的场景能够突出其细节。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于FPGA的目标自适应平台直方图均衡实现方法，方法步骤如下：

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，根据设置的上限平台值对输入的图像数据进行直方图统计，同时将原始图像的统计信息存入缓存区，并产生RAM1读写控制信号送入到RAM1读写控制模块，转入步骤2)。

步骤2)RAM1读写控制模块，接收读写控制信号，对第一片上存储器RAM1进行读写操作，从而协助完成平台直方图的统计和后续的直方图累积，转入步骤3)。

步骤3)在统计直方图完成后，当帧无效时，直方图累积模块向RAM1读写控制模块发出读第一片上存储器RAM1的控制信号，RAM1读写控制模块向第一片上存储器RAM1发出读信号，将从第一片上存储器RAM1中读入的平台统计直方图数据送给直方图累积模块，转入步骤4)。