基于FPGA的多DSP紅外實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

2．2 圖像拉伸算法設(shè)計(jì)

圖像拉伸采用自適應(yīng)直方圖增強(qiáng)算法，表示為如下的映射關(guān)系：

式中：yk為增強(qiáng)后圖像的灰度值；Xmax和Xmin為原圖像中像素最大值和最小值；Xk為原圖像的灰度值；a為亮度補(bǔ)償系數(shù)，取值為0～1之間，當(dāng)取0時(shí)，即是通常的拉伸算法。

考慮到紅外圖像中可能存在盲元和噪聲，Xmax和Xmin不宜取原圖像中最大最小值。采用分位數(shù)法來(lái)取圖像中的最大值和最小值可以把盲元和噪聲的影響降到最低，分位數(shù)根據(jù)盲元和噪聲情況具體確定，一般可取5 ％。

圖4給出了直方圖增強(qiáng)算法的FPGA系統(tǒng)框圖，A／D轉(zhuǎn)換后的14 b數(shù)據(jù)流進(jìn)入直方圖統(tǒng)計(jì)模塊計(jì)算每一像素點(diǎn)的直方圖，根據(jù)設(shè)定好的分位數(shù)計(jì)算圖像中像素的最大值和最小值。在每一幀有效數(shù)據(jù)結(jié)束后，根據(jù)直方圖統(tǒng)計(jì)得到的最大值和最小值，計(jì)算灰度映射的除法，這樣每幀只需計(jì)算1次除法，而不用對(duì)每一像素進(jìn)行除法計(jì)算。之后對(duì)得到的因子對(duì)每一像素進(jìn)行乘法及移位計(jì)算即可得到直方圖增強(qiáng)算法處理后的圖像數(shù)據(jù)。增強(qiáng)后的圖像數(shù)據(jù)通過(guò)DAC控制模塊送入電視顯示。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)紅外試試圖像處理系統(tǒng)構(gòu)建的FPGA+多DSP的硬件平臺(tái)，利用FPGA進(jìn)行調(diào)度和時(shí)序控制，有效的使3個(gè)處理器并行工作，大大提高了系統(tǒng)處理能力。研究并實(shí)現(xiàn)了從紅外探測(cè)器數(shù)據(jù)采集到圖像校正、圖像處理，以及圖像顯示的整個(gè)流程。系統(tǒng)已應(yīng)用于工程實(shí)踐中，對(duì)于空間質(zhì)量要求苛刻的高性能處理系統(tǒng)有一定的借鑒意義。

作者：呂 雷 王明昌 秦金明