[發(fā)明專利]一種實(shí)時(shí)數(shù)字圖像增強(qiáng)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911309568.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN110996005B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐偉;高倓;樸永杰;常琳;陶淑蘋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): H04N5/232
• 分類號(hào): H04N5/232;H04N5/77
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 張偉

1.一種實(shí)時(shí)數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，

通過CameraLink輸入接口獲取工業(yè)相機(jī)采集的灰度圖像；

利用第一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)所述灰度圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的圖像送入FPGA芯片中；

所述FPGA芯片對(duì)轉(zhuǎn)換后的圖像進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，并將統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在片內(nèi)的DPRAM中；所述DPRAM包括A口數(shù)據(jù)信號(hào)、B口數(shù)據(jù)信號(hào)、A口寫入信號(hào)、A口地址和B口地址；所述FPGA芯片包括用于進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)的統(tǒng)計(jì)模塊和用于進(jìn)行直方圖拉伸操作的拉伸模塊，所述統(tǒng)計(jì)模塊在進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程包括：

(1)空閑狀態(tài)：將A口地址初始化為-1，如果空閑狀態(tài)時(shí)統(tǒng)計(jì)請(qǐng)求有效，則進(jìn)入DPRAM清零狀態(tài)，否則維持當(dāng)前狀態(tài)；

(2)DPRAM清零狀態(tài)：A口寫信號(hào)置1，將A口每個(gè)地址的數(shù)據(jù)清零；在進(jìn)行DPRAM清零時(shí)，如果DPRAM的A口地址為像素最大灰度值，則進(jìn)入等待當(dāng)前幀結(jié)束狀態(tài)，否則維持當(dāng)前狀態(tài)；

(3)等待當(dāng)前幀結(jié)束狀態(tài)：未進(jìn)行相關(guān)操作，在當(dāng)前幀結(jié)束后，進(jìn)入直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)；在等待當(dāng)前幀結(jié)束時(shí)，如果幀無效，則進(jìn)入等待新幀來臨狀態(tài)，否則維持當(dāng)前狀態(tài)；

(4)等待新幀來臨狀態(tài)：未進(jìn)行相關(guān)操作；在等待新幀來臨時(shí)，如果幀有效，則進(jìn)入直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)，否則維持當(dāng)前狀態(tài)；

(5)直方圖統(tǒng)計(jì)狀態(tài)：在圖像數(shù)據(jù)有效時(shí)對(duì)A口地址相應(yīng)的各灰度值進(jìn)行計(jì)數(shù)；在進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)時(shí)，如果幀有效，則維持當(dāng)前狀態(tài)，否則進(jìn)入直方圖讀出初始化狀態(tài)；

(6)直方圖讀出初始化狀態(tài)：將B口地址初始化為-1，初始化后直接進(jìn)入直方圖讀出狀態(tài)；

(7)直方圖讀出狀態(tài)：通過B口地址的遞增順序讀出直方圖；在進(jìn)行直方圖順序讀出時(shí)，當(dāng)讀到DPRAM的B口地址為最大像素灰度值時(shí)，讀出結(jié)束進(jìn)入空閑狀態(tài)，否則維持當(dāng)前狀態(tài)；

所述FPGA芯片完成直方圖統(tǒng)計(jì)后從所述DPRAM中讀出數(shù)據(jù)，對(duì)讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行直方圖拉伸操作，并將拉伸操作后得到的增強(qiáng)后的圖像數(shù)據(jù)送入第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊；

所述第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)增強(qiáng)后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的圖像數(shù)據(jù)送入CameraLink輸出接口；

所述CameraLink輸出接口輸出增強(qiáng)后的數(shù)字圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，所述拉伸模塊進(jìn)行直方圖拉伸操作的過程包括以下步驟：

獲取所述灰度圖像的最小灰度級(jí)和最大灰度級(jí)；

將所述最小灰度級(jí)和所述最大灰度級(jí)向直方圖橫軸的兩端進(jìn)行拉伸，直至所述最小灰度級(jí)等于0，所述最大灰度級(jí)等于255，使直方圖均勻分布在灰度級(jí)為0～255的范圍內(nèi)，得到增強(qiáng)后的圖像數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的實(shí)時(shí)數(shù)字圖像增強(qiáng)方法，其特征在于，

所述第一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、所述第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、所述統(tǒng)計(jì)模塊和所述拉伸模塊均為兩個(gè)。