[發(fā)明專利]一種基于FPGA的微光夜視圖像增強方法

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• 申請日: 2022-03-22
• 公開（公告）號: CN114708158A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設計）人: 王超;李廣參;王勃
• 申請（專利權）人: 智冠華高科技（大連）有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 大連非凡專利事務所 21220
• 代理人: 閃紅霞

本發(fā)明公開一種基于FPGA的微光夜視圖像增強方法，依次按照如下步驟進行：讀取低亮度RGB彩色圖像，將低亮度RGB彩色圖像數(shù)據(jù)流轉換成HSI圖像數(shù)據(jù)流；保持HSI圖像數(shù)據(jù)流的色調(diào)H分量和色飽和度S分量不變，將HSI圖像的亮度I分量I(x,y)變換為r(x,y)，得到新的HIS圖像數(shù)據(jù)流；所述亮度I分量I(x,y)變換為r(x,y)的規(guī)則如下：若I(x,y)≥255，則r(x,y)=I(x,y)；若128≤I(x,y)255，則r(x,y)=I(x,y)+(I(x?1,y)+I(x+1,y)+I(x,y?1)+I(x,y+1))/2；若I(x,y)128，則r(x,y)=I(x,y)+I(x?1,y)+I(x+1,y)+I(x,y?1)+I(x,y+1)；將新的HIS圖像數(shù)據(jù)流轉換成RGB圖像，即得到微光夜視增強圖像。

技術領域

本發(fā)明涉及一種微光夜視方法，尤其是一種基于FPGA的微光夜視圖像增強方法。

背景技術

微光夜視技術是指利用夜間目標反射的低亮度光線，將其增強放大到幾十萬倍，從而達到適于肉眼夜間進行偵查、觀察、瞄準、車輛駕駛和其它作業(yè)。

目前常用的微光夜視技術是采用伽馬變換方法，即通過伽馬（gamma）曲線設定顏色三通道的映射方式以提高圖像對比度。但是，如果伽馬曲線的對比度高則會造成圖像過暗，致使暗部細節(jié)丟失，而如果伽馬曲線的對比度較弱就會使圖像過亮，導致被放大的遠處圖像不清晰。因此，現(xiàn)有的伽馬變換方法只適合于圖像對比度偏低但整體亮度值偏高的圖像增強，并不適用于所有圖像。同時，伽馬變換方法難以應用于FPGA等設備，處理速度慢，導致微光夜視圖像延遲。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術所存在的上述技術問題，提供一種基于FPGA的微光夜視圖像增強方法。

本發(fā)明的技術解決方案是：一種基于FPGA的微光夜視圖像增強方法，其特征在于依次按照如下步驟進行：

步驟1：讀取低亮度RGB彩色圖像，將低亮度RGB彩色圖像數(shù)據(jù)流轉換成HSI圖像數(shù)據(jù)流；

步驟2：保持HSI圖像數(shù)據(jù)流的色調(diào)H分量和色飽和度S分量不變，將HSI圖像數(shù)據(jù)流的亮度I分量I(x,y) 變換為r(x,y)，得到新的HIS圖像數(shù)據(jù)流；

所述亮度I分量I(x,y) 變換為r(x,y)的規(guī)則如下：

若I(x,y)≥255，則r(x,y)=I(x,y)；

若128≤I(x,y)255，則r(x,y)=I(x,y)+(I(x-1,y)+I(x+1,y)+I(x,y-1)+I(x,y+1))/2；

若I(x,y)128，則r(x,y)=I(x,y)+I(x-1,y)+I(x+1,y)+I(x,y-1)+I(x,y+1)；

步驟3：將新的HIS圖像數(shù)據(jù)流轉換成RGB圖像，即得到微光夜視增強圖像。

本發(fā)明是在FPGA上對夜間圖像通過HSI視覺系統(tǒng)感知彩色實現(xiàn)圖像增強，具體是通過犧牲圖像對比度的方式變換HSI圖像的亮度I分量，提高了夜視環(huán)境下圖像的亮度，避免圖像因局部過暗或過量而丟失信息，在很大程度上保持了圖像原貌。同時，使用FPGA對于RGB與HSI向量的轉換采用并行完成，提升了圖像處理速度，避免微光夜視圖像延遲。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的夜視圖像原圖。

圖2是采用本發(fā)明實施例的方法對圖1處理后的微光夜視圖像。

圖3是采用伽馬變換方法對圖1處理后的微光夜視圖像。

具體實施方式

本發(fā)明的一種基于FPGA的微光夜視圖像增強方法，所用設備包括影像傳感單元、存儲單元、FPGA運算單元及網(wǎng)絡傳輸單元，F(xiàn)PGA運算單元依次按照如下步驟進行：

步驟1：讀取如圖1所示的低亮度RGB彩色圖像（夜視圖像原圖），將低亮度RGB彩色圖像數(shù)據(jù)流轉換成HSI圖像數(shù)據(jù)流；