[發明專利]基于FPGA的目標自適應平臺直方圖均衡實現方法

在審

• 申請號: 201611203104.8
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN108242042A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 隋修寶;劉程威;陳錢;顧芷西;潘光興;于雪蓮;吳驍斌;吳少遲;匡小冬;黃熙燕;錢惟賢;何偉基
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06T1/60;G06T5/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

1.一種基于FPGA的目標自適應平臺直方圖均衡實現方法，其特征在于，方法步驟如下：

步驟1)將大小為M×N，數據位寬為n的輸入圖像數據送入到直方圖統計模塊，其中M為列數，N為行數，在幀有效時，根據設置的上限平臺值對輸入的圖像數據進行直方圖統計，同時將原始圖像的統計信息存入緩存區，并產生RAM1讀寫控制信號送入到RAM1讀寫控制模塊，轉入步驟2)；

步驟2)RAM1讀寫控制模塊，接收讀寫控制信號，對第一片上存儲器RAM1進行讀寫操作，從而協助完成平臺直方圖的統計和后續的直方圖累積，轉入步驟3)；

步驟3)在統計直方圖完成后，當幀無效時，直方圖累積模塊向RAM1讀寫控制模塊發出讀第一片上存儲器RAM1的控制信號，RAM1讀寫控制模塊向第一片上存儲器RAM1發出讀信號，將從第一片上存儲器RAM1中讀入的平臺統計直方圖數據送給直方圖累積模塊，轉入步驟4)；

步驟4)直方圖累積模塊對平臺統計直方圖數據進行累積計算得到累積直方圖數據，并產生寫第二片上存儲器RAM2的控制信號送給RAM2讀寫控制模塊，RAM2讀寫控制模塊向第二片上存儲器RAM2發出寫信號，將直方圖統計模塊計算得到的累積直方圖數據寫入第二片上存儲器RAM2，同時直方圖統計模塊發出清零信號，對第一片上存儲器RAM1進行清空準備下一幀圖像數據的統計，轉入步驟5)；

步驟5)在下一幀圖像數據到來時，返回步驟2)，同時，在幀有效時，平臺直方圖輸出模塊根據輸入的圖像數據產生第二片上存儲器RAM2的讀控制信號，RAM2讀寫控制模塊讀取第二片上存儲器RAM2中存儲的上一幀累積直方圖數據，同時結合緩存區中上一幀圖像的統計數據，計算當前幀圖像均衡化后的圖像并輸出。

2.根據權利要求1所述的基于FPGA的目標自適應平臺直方圖均衡實現方法，其特征在于：上述步驟1)中，對輸入圖像數據進行直方圖統計，具體步驟為：

1-1)將輸入圖像數據作為第一片上存儲器RAM1的地址，讀取第一片上存儲器RAM1中相應地址處的數據，即該灰度級的圖像像素個數；

1-2)將讀出的第一片上存儲器RAM1中的平臺直方圖統計個數自+1；

1-3)將上述得到的數據再寫回1-1)中的同一地址處。

3.根據權利要求1所述的基于FPGA的目標自適應平臺直方圖均衡實現方法，其特征在于：上述步驟1)中，RAM1讀寫控制模塊根據設置的上限平臺值，當從第一片上存儲器RAM1的任一地址中讀入的數據大于上限平臺值時，寫入第一片上存儲器RAM1的數據將不再進行自+1，即：

其中k表示輸入圖像的灰度等級，取值范圍0～(2ⁿ-1)，P(k)表示統計直方圖，T表示設置的上限平臺值，P_T()表示平臺統計直方圖。

4.根據權利要求1所述的基于FPGA的目標自適應平臺直方圖均衡實現方法，其特征在于：上述步驟3)中，在統計直方圖完成后，當幀無效時，RAM1讀寫控制模塊產生第一片上存儲器RAM1的讀地址：依次從0～(2ⁿ-1)，將第一片上存儲器RAM1中的平臺統計直方圖讀出，并送給直方圖累積模塊。

5.根據權利要求1所述的基于FPGA的目標自適應平臺直方圖均衡實現方法，其特征在于：上述步驟4)中，直方圖累積模塊對平臺統計直方圖進行累積，得到累積直方圖F_T()：

同時，直方圖統計模塊將第一片上存儲器RAM1清空等待下一幀圖像數據的到來，具體操作為：向第一片上存儲器RAM1送清零信號，將第一片上存儲器RAM1中的數據全部清零。