一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法及装置制造方法及图纸

一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法，将输入的每一帧图像数据进行数据分流，分别对每一路图像数据信号的灰度级像素个数进行直方图统计，对每一路图像数据信号的直方图统计结果进行累加，得到整帧图像的直方图累加结果，根据上一帧图像的直方图累加结果均衡计算得到当前帧图像的直方图均衡结果，对当前帧图像的直方图均衡结果进行归一化处理，得到当前帧图像的增强后的直方图结果。本发明专利技术对输入的图像进行多路分割，更加适用于一般硬件环境下，使得在整个直方图数据统计过程中的处理速率与数据传输速率保持一致，利用上一帧图像的统计结果进行当前帧图像的直方图均衡，令视频的成像变化趋于平稳。

A histogram enhancement method and device of visible image based on SYSGEN

【技术实现步骤摘要】
一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法及装置
本专利技术涉及计算机视觉和数字图像处理领域，尤其涉及一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法及装置。
技术介绍
图像增强的主要目的是为了突出图像中需要的或者感兴趣的部分特征，使图像中不清晰的部分变清晰，减少无用的特征，扩大不同像素部分的区别度，加大图像某些部分的可识别度。图像增强算法应用于多个领域，如军事侦察、影视播放、医学研究、CT影像等等。图像直方图是用以表示数字图像中亮度分布的直方图，标绘了图像中每个亮度值的像素数。直方图均衡是一种经典的图像增强方法，是灰度变换的一个重要应用，主要作用于提高图像的对比度，即，图像的动态范围。一幅对比度很低的图像的直方图范围很窄，而且灰度级变换很大，直方图均衡就是使图像经过一些特殊的变换使图像灰度级的概率分布趋近于均匀分布。该算法使用Xilinx公司FPGA进行设计，其中Sysgen(sysgengeneration)作为Matlab软件Simulink的一个插件，为其算法设计提供了大量已经存在的IP。该算法的Sysgen硬件设计需要利用SinglePortRAM(单口RAM)存储数据并用来对像素值进行统计，因此，如图1所示，在直方图统计步骤中，要求当第n+1个像素数据来临之前，需要将第n个像素数据的灰度值相等的RAM地址中的已经存储的数据进行加1操作，并将其相加后的存储在该地址中。因此，该设计的时序需要保证SinglePortRAM模块的运行频率高于像素数据的频率，若不高于像素数据的输出频率，会导致出现数据丢失，统计结果错误。一般来说，是控制计数器的运行频率，设置为像素数据输出频率的4倍，控制SinglePortRAM的写入使能，完成在第n+1个像素数据来临之前，第n个像素数据对应地址数据已完成加1操作，且成功存储到RAM相应的地址中，当该计数器运行频率会导致RAM数据的快速输出，因此，在后端RAM数据输出需要利用降采样模块对输出数据进行降采样操作，使得输出数据与原始数据输入的频率保持一致。其降采样模块的采样频率需要设置为4。但是在大部分情况下，由于硬件设计的要求导致其软件程序并不能以高速率数据传输频率的4倍进行数据处理。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法及装置，对输入的图像进行多路分割，更加适用于一般硬件环境下，使得在整个直方图数据统计过程中的处理速率与数据传输速率保持一致，利用上一帧图像的统计结果进行当前帧图像的直方图均衡，令视频的成像变化趋于平稳。为了达到上述目的，本专利技术提供一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法，包含以下步骤：步骤S1、数据分流：将输入的每一帧图像数据进行数据分流，生成多路图像数据信号；步骤S2、直方图统计：分别对每一路图像数据信号的灰度级像素个数进行直方图统计；步骤S3、直方图累加：对每一路图像数据信号的直方图统计结果进行累加，得到整帧图像的直方图累加结果；步骤S4、直方图均衡：将上一帧图像的直方图累加结果作为当前帧图像的直方图均衡结果。在得到当前帧图像的直方图均衡结果后，对当前帧图像的直方图均衡结果进行归一化处理。所述的归一化处理包含：其中，为第k帧图像归一化处理后的灰度值，为第k-1帧图像的直方图累加结果。本专利技术还提供一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强装置，包含：数据分流装置，用于将输入的每一帧图像数据进行数据分流，生成多路图像数据信号；直方图统计装置，分别对每一路图像数据信号的灰度级像素个数进行直方图统计；直方图累加装置，对每一路图像数据信号的直方图统计结果进行累加，得到整帧图像的直方图累加结果；直方图均衡装置，将上一帧图像的直方图累加结果作为当前帧图像的直方图均衡结果。所述的基于Sysgen的可见光图像直方图增强装置还包含：归一化处理装置，对当前帧图像的直方图均衡结果进行归一化处理。所述的数据分流装置包含至少一个计数器。所述的直方图统计装置包含多组统计模块，每组统计模块包含至少一个加法器和至少一个存储器。所述的直方图累加装置包含至少一个加法累加器和至少一个存储器。所述的归一化处理装置包含至少一个除法器和至少一个乘法器。本专利技术具有以下有益效果：1、在一般的直方图均衡实现中，其处理速率需要达到整个数据速率的4倍，对于一般的硬件条件是无法完成和实现的，因此本专利技术对输入的图像进行多路分割，更加适用于一般硬件环境下，使得在整个直方图数据统计过程中的处理速率与数据传输速率保持一致。2、考虑到操作的实时性和图像序列之间的相关性，当前帧图像进行直方图均衡时所利用的直方图分布为上一帧图像的统计结果，这样既利用了算法的实时性，也避免了因光照等环境因素图像发生变化而导致成像状态出现问题，利用上一帧图像的统计结果可以让视频的成像变化趋于平稳。附图说明图1是
技术介绍
中现有的图像直方图增强方法的硬件结构示意图。图2是本专利技术提供的一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法的流程图。图3是本专利技术的一个实施例中的数据分流使能信号的示意图。图4是本专利技术的一个实施例中的数据分流的示意图。图5是本专利技术的一个实施例中的直方图统计的示意图。图6是本专利技术的一个实施例中的直方图累加的示意图。图7是本专利技术的一个实施例中的直方图均衡的示意图。具体实施方式以下根据图1～图7，具体说明本专利技术的较佳实施例。如图2所示，在本专利技术的一个实施例中，提供一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法，包含以下步骤：步骤S1、数据分流：将输入的每一帧图像数据进行数据分流，生成4路图像数据信号；步骤S2、直方图统计：分别对每一路图像数据信号的[0-255]灰度级像素个数进行直方图统计；因为是8bit数据，所以是[0-255]，10bit数据，或者14bit数据等等可以类似；步骤S3、直方图累加：对每一路图像数据信号的直方图统计结果进行累加，得到整帧图像的直方图累加结果；步骤S4、直方图均衡：根据上一帧图像的直方图累加结果均衡计算得到当前帧图像的直方图均衡结果；步骤S5、归一化处理：对当前帧图像的直方图均衡结果进行归一化处理，使得数据在合理范围内，得到当前帧图像的增强后的直方图结果。在本专利技术的一个实施例中，应用基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法对图像进行处理，包含以下步骤：步骤1、数据分流：计数器对输入的图像数据进行分流，使得在整个直方图数据统计过程中的处理速率与数据传输速率保持一致。为使得在整个直方图数据统计过程中的处理速率与数据传输速率保持一致，则整个设计过程中，需要保持同一个处理速率，因此利用计数器产生一个数据分流使能信号a，如图3所示，所述的数据分流使能信号a中包含不断重复的0、1、2、3数据。如图4所示，当数据分流使能信号a为0，则产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法，其特征在于，包含以下步骤：/n步骤S1、数据分流：将输入的每一帧图像数据进行数据分流，生成多路图像数据信号；/n步骤S2、直方图统计：分别对每一路图像数据信号的灰度级像素个数进行直方图统计；/n步骤S3、直方图累加：对每一路图像数据信号的直方图统计结果进行累加，得到整帧图像的直方图累加结果；/n步骤S4、直方图均衡：将上一帧图像的直方图累加结果作为当前帧图像的直方图均衡结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤S1、数据分流：将输入的每一帧图像数据进行数据分流，生成多路图像数据信号；
步骤S2、直方图统计：分别对每一路图像数据信号的灰度级像素个数进行直方图统计；
步骤S3、直方图累加：对每一路图像数据信号的直方图统计结果进行累加，得到整帧图像的直方图累加结果；
步骤S4、直方图均衡：将上一帧图像的直方图累加结果作为当前帧图像的直方图均衡结果。


2.如权利要求1所述的基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法，其特征在于，在得到当前帧图像的直方图均衡结果后，对当前帧图像的直方图均衡结果进行归一化处理。


3.如权利要求2所述的基于Sysgen的可见光图像直方图增强方法，其特征在于，所述的归一化处理包含：



其中，为第k帧图像归一化处理后的灰度值，为第k-1帧图像的直方图累加结果。


4.一种基于Sysgen的可见光图像直方图增强装置，其特征在于，包含：
数据分流装置，用于将输入的每一帧图像数据进行数据分流，生成多路图像数据信号；
直方图统计装置，分别对每一路图像数据信...

【专利技术属性】
技术研发人员：强晶晶，俞列宸，许倩倩，刘圣起，谢春辉，王力，闫鹏武，夏峥，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31