基于FPGA的背光圖像檢測與校正系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字成像設(shè)備在我們生活中使用越來越廣。但是在實際應(yīng)用中由于受拍攝角度、不均勻光照等因素的影響，會產(chǎn)生背光圖像。背光導(dǎo)致圖像質(zhì)量退化，會出現(xiàn)圖像模糊、局部偏暗等問題，因此需要對背光的圖像進(jìn)行校正，使處理后的照片具有更好的視覺效果。然而在實時的視頻圖像處理中，對數(shù)據(jù)的處理速度和傳輸速率有著極高的要求，單純的依靠軟件處理很難達(dá)到實時的要求。
　　近年來半導(dǎo)體工藝技術(shù)不斷發(fā)展，基于FPGA的數(shù)字硬件系統(tǒng)在圖像的實時處理

2、領(lǐng)域中優(yōu)勢越來越顯著。FPGA作為現(xiàn)場可編程的邏輯器件，數(shù)據(jù)量的吞吐非常大且以并行運算為主，速度和性能上明顯優(yōu)于DSP和ARM，并且現(xiàn)在中高端的FPGA芯片中還集成了NiosⅡ軟核和DSP模塊以及硬件乘法器，能夠完成較復(fù)雜的運算，所以FPGA芯片是設(shè)計實時圖像處理系統(tǒng)的首選。基于FPGA的嵌入式圖像處理系統(tǒng)具有體積小、速度快、功耗低等諸多的優(yōu)點，在圖像處理領(lǐng)域中的到了廣泛的應(yīng)用，是高性能嵌入式系統(tǒng)未來的技術(shù)發(fā)展趨勢。
　　本文對大

3、量的背光校正算法以及校正系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的背光校正系統(tǒng)只是對輸入的圖像進(jìn)行校正，缺少對輸入圖像是否存在背光進(jìn)行檢測。所以本文基于FPGA平臺設(shè)計了一個自適應(yīng)的背光圖像校正系統(tǒng)。所做的工作包括以下幾個方面：第一，提出了一種基于邊緣細(xì)節(jié)背光圖像檢測方法，首先對輸入圖像進(jìn)行快速閾值分割提取前景，然后對前景圖像進(jìn)行Gamma增強(qiáng)處理，最后根據(jù)增強(qiáng)前后前景圖像的細(xì)節(jié)變化量來判斷輸入圖像是背光圖像還是正常光照的圖片；第二，針對多尺度R

4、etinex算法校正后會出現(xiàn)光暈現(xiàn)象，提出了一種基于多尺度Retinex融合的改進(jìn)校正算法，首先把提取的亮度圖像分割為前景圖像和背景圖像，對前景圖像進(jìn)行多尺度校正，然后把校正的前景圖像與亮度圖像融合并進(jìn)行色彩重建。該方法有效地消除傳統(tǒng)多尺度Retinex算法產(chǎn)生的光暈，并且能抑制圖像顏色失真；第三，對于多尺度Retinex算法計算復(fù)雜在硬件上難以實現(xiàn)的問題，本文通過使用查表法和流水線法來解決復(fù)雜的運算在FPGA上難實現(xiàn)的問題。最后把本文