[發明專利]寬動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法、系統、終端

在審

• 申請號: 202111110153.8
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113870153A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 顏露新;譚富中;鐘勝;曹旭航;王健;龔恩;黎瑞;朱太云
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;國網安徽省電力有限公司電力科學研究院;南京漢寧信息技術有限公司
• 主分類號: G06T5/20
• 分類號: G06T5/20;G06T5/00;G06T5/50;G06T1/20
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 張曉博

1.一種寬動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法，其特征在于，所述寬動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法包括：

采用低通濾波將原圖分解為背景層與細節層，通過截取閾值計算模塊獲取背景層與細節層的截取閾值，通過分段線性拉伸方式將背景層與細節層進行量化，并將背景層與細節層量化的結果進行融合。

2.如權利要求1所述寬動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法，其特征在于，所述動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法包括以下步驟：

步驟一，獲取紅外圖像，并利用shift ram對獲取的紅外圖像進行開窗處理得到3X3的濾波窗口并計算均值；

步驟二，將原始圖片與背景層分量逐像素相減得到細節層分量；計算分段線性拉伸的低、中、高截取閾值；根據獲取的截取閾值對輸入圖像進行分段線性拉伸；

步驟三，將背景層圖像與細節層圖像按照一定比例系數進行融合，采用放大結合截位方式進行單周期計算，得到近似除法結果。

3.如權利要求2所述寬動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法，其特征在于，步驟一中，所述利用shift ram對獲取的紅外圖像進行開窗處理得到3X3的濾波窗口并包括：

在例化shift ram IP的過程中選擇Variable Length Lossless配置方式，通過外部參數配置匹配不同的圖像尺寸的輸入；

得到3X3的濾波窗口值后，通過放大結合截位運算取代除法器IP進行單周期計算，得到近似除法結果。

4.如權利要求2所述寬動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法，其特征在于，所述將原始圖片與背景層分量逐像素相減得到細節層分量包括：將所述結果逐像素加上圖像動態范圍的1/2，調整每個像素的灰度值為正數。

5.如權利要求2所述寬動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法，其特征在于，所述計算分段線性拉伸的低、中、高截取閾值包括：當前圖像分段線性拉伸過程的量化參數即上一幀圖像的截取閾值的計算結果。

6.如權利要求2所述寬動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法，其特征在于，所述計算分段線性拉伸的截取閾值包括：

將圖像的灰度級分布近似看作正態分布，通過統計圖像的均值和標準差，根據不同的拋值參數獲取分段線性拉伸的截取閾值。

7.如權利要求2所述寬動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法，其特征在于，所述計算分段線性拉伸的截取閾值還包括：可通過外部配置的方式調整分段線性拉伸的截取閾值。

8.如權利要求2所述寬動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法，其特征在于，所述根據獲取的截取閾值對輸入圖像進行分段線性拉伸包括：

將小于低位截取閾值的像素量化到0，將低位截取閾值到中間截取閾值量化到0-127，將中間截取閾值到高位截取閾值量化到128-255，將大于高位截取閾值的量化到255。

9.一種實施如權利要求1-8任意一項所述動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法的動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現系統，其特征在于，所述動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現系統包括：

背景細節分離模塊，用于對輸入的紅外圖像進行開窗處理得到3X3的濾波窗口并計算均值；

細節層分量獲取模塊，用于將原始圖片與背景層分量逐像素相減得到細節層分量。

并行計算模塊，用于同時進行背景層截取閾值計算、背景層分段線性拉伸、細節層截取閾值計算以及細節層分段線性拉伸；

融合模塊，用于將背景層圖像與細節層圖像按照一定比例系數進行融合，并采用放大結合截位進行單周期計算，得到近似除法結果。

10.一種信息數據處理終端，其特征在于，所述信息數據處理終端包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執行時，使得所述處理器執行權利要求1-8任意一項所述動態范圍紅外圖像實時量化FPGA實現方法。