[发明专利]一种实时数字图像增强方法及系统

说明书

本发明涉及一种实时数字图像增强方法及系统，属于数字图像处理技术领域，当对数字图像进行处理时，获取工业相机采集的灰度图像，由CameraLink输入接口传输到第一数据转换模块中进行串并转换，然后传入到FPGA芯片中，FPGA芯片作为核心处理单元和主控单元对整个系统进行逻辑时序控制，并将图像进行处理，然后将图像数据传输到第二数据转换模块中再做一次串并转换后，通过CameraLink输出接口将增强后的图像进行输出。本发明主要利用FPGA内部资源实现，采用流水线的方式进行数据处理，提高了图像处理速度，占用资源较少，减小FPGA的功耗。

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域，特别是涉及一种实时数字图像增强方法及系统。

背景技术

数字图像处理(Digital Image Processing)技术，即采用一定的手段将图像信息转换为数字信息，并通过计算机对数字信息进行处理从而获得结果的过程。随着信息化技术的快速发展，当下数字图像处理技术作为一种新兴的技术被广泛应用在各大领域，如遥感与航空航天领域、工业领域、农业领域、生物医学领域、军事公安领域等。FPGA在专用集成电路中是集成度最高的，它提供了丰富的逻辑资源、内部存储器与专用的DSP，侧重于代码的并行执行，主要意义在于将硬件的功能可以像软件一样通过编程进行修改，通常适合于高速采样频率下的工程项目中。采用硬件进行图像处理，能极大地提高处理速度，但是目前基于FPGA的数字图像增强处理方法仍存在FPGA资源消耗大、能耗高的问题。

发明内容

基于此，有必要针对目前基于FPGA的数字图像增强处理方法存在的FPGA资源消耗大、能耗高问题，提供一种实时数字图像增强方法及系统。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种实时数字图像增强方法，该方法包括以下步骤：

通过CameraLink输入接口获取工业相机采集的灰度图像；

利用第一数据转换模块对所述灰度图像进行数据格式转换，并将转换后的图像送入FPGA芯片中；

所述FPGA芯片对转换后的图像进行直方图统计，并将统计的数据存储在片内的DPRAM中；所述DPRAM包括A口数据信号、B口数据信号、A口写入信号、A口地址和B口地址；所述FPGA芯片包括用于进行直方图统计的统计模块和用于进行直方图拉伸操作的拉伸模块，所述统计模块在进行直方图统计过程中的状态转换过程包括：

(1)空闲状态：将A口地址初始化为-1，如果空闲状态时统计请求有效，则进入DPRAM清零状态，否则维持当前状态；

(2)DPRAM清零状态：A口写信号置1，将A口每个地址的数据清零；在进行DPRAM清零时，如果DPRAM的A口地址为像素最大灰度值，则进入等待当前帧结束状态，否则维持当前状态；

(3)等待当前帧结束状态：未进行相关操作，在当前帧结束后，进入直方图统计状态；在等待当前帧结束时，如果帧无效，则进入等待新帧来临状态，否则维持当前状态；

(4)等待新帧来临状态：未进行相关操作；在等待新帧来临时，如果帧有效，则进入直方图统计状态，否则维持当前状态；

(5)直方图统计状态：在图像数据有效时对A口地址相应的各灰度值进行计数；在进行直方图统计时，如果帧有效，则维持当前状态，否则进入直方图读出初始化状态；

(6)直方图读出初始化状态：将B口地址初始化为-1，初始化后直接进入直方图读出状态；

(7)直方图读出状态：通过B口地址的递增顺序读出直方图；在进行直方图顺序读出时，当读到DPRAM的B口地址为最大像素灰度值时，读出结束进入空闲状态，否则维持当前状态；