基于FPGA的视频直方图均衡化的改进设计.pdf

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1、2013年第32卷第l1期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)115基于FPGA的视频直方图均衡化的改进设计元海文，王建波，肖长诗卫(1．武汉大学物理科学与技术学院电子显微镜中心和人工微结构教育部重点实验室，湖北武汉430072；2．武汉理工大学航运学院内河航运技术湖北省重点实验室，湖北武汉430072)摘要：介绍一种改进的直方图均衡算法及其在FPGA上的实现。与传统算法有区别的是如何统计直方图，通常均衡算法是只对亮度分量进行直方图均衡，或者对RGB三色色彩分量分别进行独立的均衡；

2、提出的改进算法对输入像素的RGB分量同时进行统计，合成到一个统一的直方图对RGB通道进行均衡处理。实验结果证明：此算法不仅提高了图像对比度，同时也减轻了偏色或者褪色现象。关键词：视频处理；直方图均衡；现场可编程门阵列；偏色中图分类号：TN911文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)11-0115-03一'l-■ll■l-●■ImproveddesignOnvide0msto~ramequalizationbasedonFPGAYUANHal—wen．WANGJian—bo．XIA0Chang．shilJ(1．Cente

3、rforElectronMicroscopyandMOEKeyLaboratoryofArtificialMicroandNanostructures，SchoolofPhysicsandTechnology，WuhanUniversity，Wuhan43O072，China；2．InlandShippingTechnologyKeyLaboratoryofHubeiProvince，SchoolofShipping，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430072，China)Abstract：Intr

4、oducesanimprovedversionofhistogramequalizationalgorithmanditshardwareimplementationinFPGA．Thekeydifferenceishowwecountthestatistics：usually，histogramequalization(HE)isonlyforluminancecomponentorthreecolorcomponents(RGB)independently；theimprovedalgorithmcountsRGBcomponen

5、tsofinputpixelssimultaneouslytobuildanunifiedhistogramandthenbeginequalization．Experimentalresultsshowthatthisalgorithmnotonlyimprovesimagecontrastdegreebutalsoreducephenomenonofpartialcolor．Keywords：videoprocessing；histogramequalization(HE)；FPGA；partialcolour0引言⋯使得图像偏色

6、或者饱和度降低。偏色的原因是因为传统的随着图像处理技术向高质量化发展，图像的数据量越方法会趋向过分加强在频谱中不占据优势的部分。针对目来越大，并且对实时性的要求也越来越高。使用纯软件算前普遍的视频直方图均衡算法引起的这些问题，本文提出法来处理已经无法满足实时的指标，而从硬件考虑，目前了一种降低偏色的优化方案。的现场可编程门阵列(FPGA)芯片具有丰富的资源可以大1基本原理大提高数据的处理速度，同时也降低了视频图像处理的1．1直方图均衡化原理成本。因此，在硬件上实现此方案显得很有必要。直方图均衡是基于灰度图像提出来的非线性空间域处由于能

7、够在软件或者硬件中有效且简单地实现，直方理，它是将原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度图均衡成为应用最广泛的图像增强算法之一，主要用于安区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。它对图像进行非防监控、交通摄像、医学、军事等领域，起到对比度增强作线性拉伸，使一定灰度范围内的总像素均匀的分布在整个用。然而在许多应用场景下，例如：水下摄影或者航空遥感区间，即重新分布图像能量，使给定图像的能量“均匀分布”E3]。摄影，当某基色在光谱中占据优势时，传统的直方图均衡会收稿日期：2013-04-12基金项目：国家“973”计划资助项目(2011CB9

8、33300)；国家自然科学基金资助项目(51071110，40972044，51271134，J1210061)；教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-07-0640)；教育部博士点基金资助项目(2009014