基于fpga的红外图像处理直方图投影算法的研究

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1、基于FPGA的红外图像处理直方图投影算法的研究：讨论了以FPGA为硬件载体的红外图像处理直方图投影的算法，给出了直方图投影法总体框图、硬件实现方法、仿真结果和效果评估。实现了直方图投影算法对增加图像的对比度有显著的效果。　　关键词：直方图投影法；红外图像；FPGA　　：TP301：A：1009-3044(2011)10-2387-03　　TheResearchofInfraredImageProcessingoftheHistogramProjectionAlgorithmBasedonFPGA　　LIQing-yan,ZHAODong-e　　(NationalKeyL

2、aboratoryforElectronicMeasurementTechnology,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)　　Abstract:ThispaperdiscussthealgorithmforthehistogramprojectionbasedonFPGAasthehardsandmaketheetime,thepapergivesthesimulinkresultsandassessmentabouttheeffection,realizetheaimthatthealgorithmforthehis

3、togramprojectioncanreducethenoiseoftheimagesandpreservetheedgeoftheimages.　　Keyforthehistogramprojection;Thegeneraldiagrams;FPGA　　随着计算机、集成电路等技术的飞速发展，图像处理无论在算法、结构上，还是在应用以及普及程度上都取得了长足的进展。近年来，图像处理在机器视觉、目标识别与跟踪等领域的应用十分普遍[1-2]。随着大规模/超大规模集成电路以及现场可编程门阵列的发展，它们在图像领域的应用越来越广泛，使图像处理设计正朝着速度快、容量大、体积小、

4、重量轻的方向发展。　　1直方图投影算法　　直方图投影算法通过建立灰度像素累计值对应表，将输入的灰度映射到相应的输出灰度值。由于此算法是在每个灰度级只统计有(1)或无(0)来建立映射标准，而无需统计出现次数，所以与直方图均衡化相比，其处理时间会大大降低。适合用FPGA来实现实时系统的功能。　　假设输入图像f的灰度级G=2m，其中某一灰度为k(0≤k≤G-1)的像素经过直方图投影算法其输出灰度为dk。直方图投影的算法过程如下：　　1)计算图像灰度为k的像素累计值Sp(k)，其计算方法如式(1)。　　(1)　　2)计算整个图像的像素累计值Sp，其计算方法如式(2)。　　Sp=

5、Sp(G-1)(2)　　式中G-1表示图像最大灰度值，该式表示整个图像的像素累计值即是图像的最大灰度值对应的像素累计值。　　3)计算最后的输出灰度级，其计算方法如式(3)。　　(3)　　式中INT[]是取整运算符。　　4)用k和dk的映射关系，修改原图像的灰度级，获得输出图像[3]。　　2直方图投影法总体框图　　通过对此算法的分析可知，此算法是对一帧图像各点像素灰度值的统计后，建立算式。可顺序统计无需数据重排，从而提出基于FPGA的实现方法。其总体框图如图1所示。　　图像数据输入后，由0/1判断模块进行判断，输出判断结果，并同时输出接收到的图像数据，以便累加计算模块根据

6、图像数据进行累加处理。累加计算模块统计了一帧图像各灰度的SpK值和整个图像的Sp值（即将所有SpK值累加得到）。最后在控制模块的支持下对各存储器读取数据，进行乘除运算来完成投影增强[4]。　　3直方图投影法硬件实现方法　　3.10/1判断模块　　0/1判断模块是用于判断读入的像素灰度是否为0，若灰度为0则将0输出到对应的端口，否则将1输出到对应的端口。0/1判断模块生成Symbol符号如图2。　　图2中clk输入时钟信号；total_volume输入图像长度；DataIn为图像数据输入端；imageData为图像数据输出端；additionOut是判断结果输出端；端口f

7、ull1用于表示处理完毕一帧图像数据，处理完毕时输出为低电平，同时此信号将与图像数据存储器的写入使能端连接。　　3.2SpK累加模块　　SpK累加模块将建立灰度转换表，将原始灰度和输出灰度映射到存储器内部，以便控制单元对存储器进行访问，根据输入灰度读取输出灰度值。　　Spk累加模块连接原理图如图3。　　图中SpK单元的数据输出与lpm_ram_dp0（即数据存储器）的数据输入端相连，累加模块的数据输入则是该存储器的数据输出，最后经过处理输出图像的直方图累计值。由于我们将使用控制模块对整个系统的时序进行控制，所以在设计两个单元时都设计了片选