[发明专利]一种基于FPGA的低缓存改进型直方图均衡方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的低缓存改进型直方图均衡方法及系统，通过时分复用模块产生时分复用控制信号；缓存控制模块产生三个直方图统计支路缓存的时序控制信号；直方图缓存模块缓存三个支路的直方图统计结果；直方图合并累加模块进行三个支路直方图读取、求和并进行累加；灰度映射模块完成直方图结果到指定灰度范围的映射；灰度映射结果缓存模块缓存灰度映射结果；直方图均衡输出模块完成直方图均衡结果输出；本发明应用在可见光和红外图像增强预处理中，运行处理速度快，实时性好，耗费资源少，具有很高的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于FPGA的低缓存改进型直方图均衡方法及系统。

背景技术

直方图均衡是利用图像直方图对图像对比度进行调整的方法，通常用来增加图像的全局对比度，但也可能会增加背景噪声的对比度并且降低有用信号的对比度，造成图像视觉效果失真，特别是在对红外图像进行处理时，传统的直方图均衡方法很容易造成图像噪声放大及失真等问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于FPGA的低缓存改进型直方图均衡方法，解决以往方法中噪声放大、图像失真及细节丢失等问题。

有鉴于此，本发明提供的技术方案是：一种基于FPGA的低缓存改进型直方图均衡方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

产生时分复用控制信号；

根据输入的时分复用控制信号产生三个直方图统计支路缓存的时序控制信号；

缓存三个支路的直方图统计结果；

进行三个支路直方图读取、求和并进行累加；

进行直方图结果到指定灰度范围的映射；

缓存灰度映射结果；

完成直方图均衡结果输出。

进一步地，所述产生三路时分复用控制信号包括：首先，从缓存RAM读取之前的统计结果，然后，将读取的统计结果加1得到新的统计结果，最后，将新的统计结果写入缓存RAM。

进一步地，所述根据输入的时分复用控制信号产生直方图统计结果缓存RAM的写使能信号wea、地址信号addra和数据信号dina，包括：

时分复用控制信号有效时将输入图像数据赋给地址信号，完成RAM中数据读取；

延时两个时钟周期后将RAM端口A输出douta加1作为数据信号；

将时分复用控制信号延时两个时钟周期作为使能信号，同时判断douta是否大于TH_H，当douta大于TH_H，则关闭写使能信号，此处TH_H为直方图统计上限值，设定图像的宽为Img_Width，高为Img_Height，像素位宽为Pixel_Size，

则TH_H为ε选取范围为4～128。

进一步地，ε选取8。

进一步地，所述缓存三个支路的直方图统计结果的步骤包括：调用IP核BlockMemory Generator，选用True Dual Port RAM，A、B端口及读写端口配置均相同；

位宽配置为ceil(log2(Img_Width×Img_Height×ε))-Pixel_Size，深度根据像素位宽配置为2^Pixel_Size，操作模式选择Read First，使能选择Always Enabled。

进一步地，所述进行三个支路直方图统计结果读取、求和及累加的步骤包括：