[發明專利]一種基于FPGA的視頻圖像增強方法和裝置

有效

• 申請號: 201310686574.4
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103618888A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 黃科杰;張羽;楊澤鈺
• 申請（專利權）人: 深圳市創維群欣安防科技有限公司
• 主分類號: H04N9/64
• 分類號: H04N9/64;H04N9/73
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于FPGA的視頻圖像增強方法和裝置。

背景技術

在安防監控行業，下雨、大霧或者陰霾天氣或者夜間能見度低，攝像機拍攝圖像具有不同程度的顯示效果差、監控畫面難以辨認的問題。傳統的基于光學的透霧攝像機和電子透霧攝像機受鏡頭昂貴成本的限制，很難普及，且透霧攝像機不能解決夜間照度低的問題。

現有的圖像增強方法有兩大類：一類是非模型的圖像增強方法，通過增強圖像的對比度來達到圖像增強的目的；另一類是基于模型的圖像復原方法，該類方法考查圖像退化的原因，將圖像退化過程進行建模，采用逆向處理，以完成圖像的復原?；谀Ｐ偷膱D像復原方法大多通過C語言實現，用于處理單幅圖像，算法比較復雜，處理實時視頻圖像時需要高速DSP（Digital?Signal?Processing，數字信號處理），而且實時處理的分辨率和幀率不高。采用FPGA（Field?Programmable?Gate?Array，現場可編程門陣列）基于模型的圖像復原方法做全局處理自適應能力不強，細節效果不理想；做局部處理實時性不高，資源消耗較大。

綜上所述，現有的圖像增強方式實時性差、資源消耗大。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種基于FPGA的視頻圖像增強方法，旨在解決現有的視頻圖像增強方法實時性差、資源消耗大的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種基于FPGA的視頻圖像增強方法，包括：

在現場可編程門陣列FPGA平臺上，輸入視頻流，對所述視頻流進行串并變換，生成奇像素視頻流和偶像素視頻流；

統計所述奇像素視頻流的第一幀圖像的各個灰度值的像素數，生成所述第一幀圖像的直方圖；

對所述第一幀圖像的直方圖進行增強處理得到所述第一幀圖像的映射函數；

根據相鄰幀圖像的相似性，用所述第一幀圖像的映射函數處理得到第二幀圖像的映射函數，以此類推，用上一幀圖像的映射函數處理得到當前幀圖像的映射函數，生成奇像素圖像增強視頻流；

復制所述奇像素視頻流的所有幀圖像的映射函數，用復制的所述映射函數處理所述偶像素視頻流，得到偶像素圖像增強視頻流，將所述奇像素圖像增強視頻流與所述偶像素圖像增強視頻流進行并串變換，輸出圖像增強視頻流。

本發明實施例的另一目的在于提供一種基于FPGA的視頻圖像增強裝置，包括：

串并變換模塊，用于在現場可編程門陣列FPGA平臺上，輸入視頻流，對所述視頻流進行串并變換，生成奇像素視頻流和偶像素視頻流；

直方圖統計模塊，用于統計所述奇像素視頻流的第一幀圖像的各個灰度值的像素數，生成所述第一幀圖像的直方圖；

映射函數生成模塊，用于對所述第一幀圖像的直方圖進行增強處理得到所述第一幀圖像的映射函數；

奇像素圖像增強視頻流生成模塊，用于根據相鄰幀圖像的相似性，用所述第一幀圖像的映射函數處理得到第二幀圖像的映射函數，以此類推，用上一幀圖像的映射函數處理得到當前幀圖像的映射函數，生成奇像素圖像增強視頻流；

圖像增強視頻流輸出模塊，用于復制所述奇像素視頻流的所有幀圖像的映射函數，用復制的所述映射函數處理所述偶像素視頻流，得到偶像素圖像增強視頻流，將所述奇像素圖像增強視頻流與所述偶像素圖像增強視頻流進行并串變換，輸出圖像增強視頻流。

本發明實施例通過在現場可編程門陣列FPGA平臺上對輸入的視頻流進行串并變換生成奇像素視頻流和偶像素視頻流，只對奇像素視頻流進行直方圖統計，再根據相鄰幀圖像的相似性對奇像素視頻流進行圖像增強，從而節省了視頻圖像增強的資源消耗，由此提高了視頻圖像增強的實時性。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的基于FPGA的視頻圖像增強方法的實現流程圖；

圖2是本發明實施例提供的基于FPGA的視頻圖像增強方法步驟S102中對圖像進行直方圖均衡化的示例圖；

圖3是本發明實施例提供的基于FPGA的視頻圖像增強方法步驟S102中對圖像進行直方圖均衡化后過增強現象的示例圖；

圖4是本發明實施例提供的基于FPGA的視頻圖像增強方法中對原始圖像直方圖進行限幅裁剪的示意圖；

圖5是本發明實施例提供的基于FPGA的視頻圖像增強方法中對圖2中原始圖像直方圖進行限幅閾值為總像素數c的0.5%時的限幅裁剪的圖像增強效果圖；