一种基于FPGA的透雾增强图像处理方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于FPGA的透雾增强图像处理方法及系统，其中，图像处理系统包括FPGA芯片和ARM芯片，FPGA芯片与ARM芯片连接，FPGA芯片上设置有图像数据采集接口，并对采集的图像数据进行色偏校正处理、透雾增强处理、低对比度增强处理和/或细节增强处理；FPGA芯片上还设置用于将处理后的图像数据输出的输出接口。本发明专利技术对采集的图像进行了多次处理，使图像质量得到了很大的提高，在天气恶劣的情况下采集的图像数据不受影响，最终得到的无雾图像效果比较好，对现有技术中的各种监控设备可以起到增强、补充的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的透雾增强图像处理方法及系统
本专利技术属于图像处理
，特别涉及一种基于FPGA的透雾增强图像处理方法及系统。
技术介绍
视频监控技术经过长期发展，现在已经进入比较成熟的应用阶段。但是，在某些领域，依然不能满足特定的观测需求。比如，在烟、雾、霾、水气、雨、雪、灰尘、黑暗、水下等环境下，传统监测设备很难发挥作用，甚至束手无策。在视频监控市场粗放式增长的时代，这一问题可以暂时忽略。但是，随着厂商和用户对科技设备效能的认识越来越深，要求也就相应的水涨船高。在一般情况下，现有的视频监控系统经过图像的传送和转换，如成像、幅值、扫描、传输和显示灯，经常会造成图像质量的下降。在摄影时由于光照条件不足或过度，会使图像过暗或过亮；光学系统的失真、相对运动、大气湍流等都会使图像模糊，传输过程中也会引入各种类型的噪声。总之，输入的图像在视觉效果和识别方便性等方面可能存在诸多问题。为了解决上述问题，提出了公开号为“CN105023256A”，名称为“一种图像去雾方法及系统”的中国专利，该专利的图像去雾方法需要获取图像的每一个通道的全局大气光和透射率，根据每一个通道的全局大气光和透射率恢复出每一个通道的无雾图像，从而获取无雾的图像。但是该专利的方法比较复杂、对图像无雾处理的效果也不够好，得到的图像质量不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于FPGA的透雾增强图像处理方法及系统，用于解决现有技术中图像去雾处理效果不好的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于FPGA的透雾增强图像处理系统，包括FPGA芯片和ARM芯片，所述FPGA芯片与所述ARM芯片连接，所述FPGA芯片上设置有图像数据采集接口，并对采集的图像数据进行色偏校正处理、透雾增强处理、低对比度增强处理和/或细节增强处理；所述FPGA芯片上还设置用于将处理后的图像数据输出的输出接口。为了解决不能对FPGA灵活控制的问题，所述ARM芯片上设置有用于与上位机通信连接的网口，所述ARM芯片用于根据上位机下发的指令控制FPGA对采集的图像数据进行处理。进一步地，还包括梯度统计模块，所述梯度统计模块用于对采集的图像数据进行梯度统计处理，并将经过梯度统计后的图像数据经过所述ARM芯片发送给上位机。所述FPGA芯片上设置有第一驱动接口及第一调试接口。所述ARM芯片上设置有第二驱动接口及第二调试接口。为了方便对图像进行监控和观察，还包括电子变倍模块及字符叠加模块，采集的图像数据在细节增强处理后，经过电子变倍模块的变倍处理及字符叠加模块的叠加处理输出。本专利技术还提供了一种基于FPGA的透雾增强图像处理方法，包括如下步骤：采集图像数据，对所述图像数据进行色偏校正处理、透雾增强处理、低对比度增强处理和/或细节增强处理，并将处理后的图像数据输出。进一步地，对采集的图像数据进行了梯度统计处理。进一步地，所述色偏校正处理的过程为：获取采集的图像的R、G、B三个通道的数据，建立表征图像偏绿强度图，选取图像中含绿色成分最小的像素点作为图像整体偏色程度的度量，在所述强度图中按照设定的比例指对应的强度图值作为图像偏色的量化表示。为了方便对图像进行监控和观察，采集的图像数据在细节增强处理后，经过电子变倍及字符叠加处理输出。本专利技术的有益效果是：本专利技术包括FPGA芯片和ARM芯片，所述FPGA芯片与所述ARM芯片连接，所述FPGA芯片上设置有图像数据采集接口，并对采集的图像数据进行色偏校正处理、透雾增强处理、低对比度增强处理和/或细节增强处理；所述FPGA芯片上还设置用于将处理后的图像数据输出的输出接口。本专利技术对采集的图像进行了多次处理，使图像质量得到了很大的提高，在天气恶劣的情况下采集的图像数据不受影响，最终得到的无雾图像效果比较好，对现有技术中的各种监控设备可以起到增强、补充的效果。附图说明图1为本专利技术的基于FPGA的电子透雾增强图像处理系统的结构示意图；图2为本专利技术的图像优化算法流程示意图；图3-1为透雾算法三段线性变换示意图；图3-2为透雾算法的采用直方图统计方法计算亮度动态范围的示意图；图4-1为低对比度增强算法中核最右侧的列直方图更新的示意图；图4-2为低对比度增强算法中和直方图更新的示意图；图5为细节增强算法原理图；图6为电子变倍算法的双线性差值处理的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明：透雾技术从实际应用来讲，包括对灰尘、水气、细小障碍物(比如透明罩的轻微脏污和雨水等)的穿透。在这些恶劣的环境下，图像质量会大幅下降甚至无法采集监控目标的影像，因此需要采用透雾技术对图像进行后期处理和优化。图像优化处理，主要是采用各种算法对模糊的图像进行重新校正，再现现场图像。随着芯片技术的发展，把电脑上的图像优化系统做成单一的运行程序，固化到FPGA上，这就是所谓的数字透雾技术，由于单纯的数字透雾不会改变色彩，因此，也叫彩色透雾。本实施例的基于FPGA的电子透雾增强图像处理系统包括包括FPGA芯片和ARM芯片，FPGA芯片与ARM芯片连接，FPGA芯片上设置有图像数据采集接口，并对采集的图像数据进行色偏校正处理、透雾增强处理、低对比度增强处理和/或细节增强处理；FPGA芯片上还设置用于将处理后的图像数据输出的输出接口。ARM芯片上设置有用于与上位机通信连接的网口，ARM芯片用于根据上位机下发的指令控制FPGA对采集的图像数据进行处理。上述FPGA芯片上设置有第一驱动接口及第一调试接口，ARM芯片上设置有第二驱动接口及第二调试接口。本实施例的基于FPGA的透雾增强图像处理系统，还包括梯度统计模块，所述梯度统计模块用于对采集的图像数据进行梯度统计处理，并将经过梯度统计后的图像数据经过所述ARM芯片发送给上位机；为了展示本实施例的图像处理系统的多样性功能，还包括电子变倍模块及字符叠加模块，采集的图像数据在细节增强处理后，经过电子变倍模块的变倍处理及字符叠加模块的叠加处理输出。采用上述基于FPGA的电子透雾增强图像处理系统对图像处理的方法，如图2所示，主要对采集的图像数据进行色偏校正处理、透雾增强处理、低对比度增强处理和/或细节增强处理等多次处理，使得到的图像质量很高，不影响在恶劣天气下对采集的图像的分析。具体来说，如图1所示，图像处理系统包括硬件部分和软件部分，硬件部分主要包括接口、处理核心、外设、电源模块。其中，接口包括1路HD-SDI输入、2路HD-SDI输出、2路PAL输出、1路RS422通讯、电源及第一调试接口，第一调试接口包括RS422调试接口及JTAG调试接口，ARM芯片与FPGA芯片共用JTAG调试接口，所以，ARM芯片的第二调试接口为JTAG调试接口。处理核心使用内嵌ARM的FPGA芯片内，考虑资源与功耗，选用Altera公司的CycioneVSX系列FPGA。外设主要包括ARM外接的第二驱动接口即DDR3驱动接口、1路TF卡、1路NorFlash，FPGA外接的第一驱动接口，即DDR3驱动接口，以及几个接口的转换芯片。电源模块接收5V输入，转换为板上各芯片所需电压，如3.3V、2.5V、1.8V、1.1V等。软件部分包括ARM软件和FPGA逻辑，ARM加载Linux操作系统，并实现串口、DDR3驱动接口、flashboot等基本驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的透雾增强图像处理系统，其特征在于，包括FPGA芯片和ARM芯片，所述FPGA芯片与所述ARM芯片连接，所述FPGA芯片上设置有图像数据采集接口，并对采集的图像数据进行色偏校正处理、透雾增强处理、低对比度增强处理和/或细节增强处理；所述FPGA芯片上还设置用于将处理后的图像数据输出的输出接口。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的透雾增强图像处理系统，其特征在于，包括FPGA芯片和ARM芯片，所述FPGA芯片与所述ARM芯片连接，所述FPGA芯片上设置有图像数据采集接口，并对采集的图像数据进行色偏校正处理、透雾增强处理、低对比度增强处理和/或细节增强处理；所述FPGA芯片上还设置用于将处理后的图像数据输出的输出接口。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的透雾增强图像处理系统，其特征在于，所述ARM芯片上设置有用于与上位机通信连接的网口，所述ARM芯片用于根据上位机下发的指令控制FPGA对采集的图像数据进行处理。3.根据权利要求2所述的基于FPGA的透雾增强图像处理系统，其特征在于，还包括梯度统计模块，所述梯度统计模块用于对采集的图像数据进行梯度统计处理，并将经过梯度统计后的图像数据经过所述ARM芯片发送给上位机。4.根据权利要求1所述的基于FPGA的透雾增强图像处理系统，其特征在于，所述FPGA芯片上设置有第一驱动接口及第一调试接口。5.根据权利要求4所述的基于FPGA的透雾增强图像处理系统，其特征在于，所述ARM芯片上设置有第二驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈水忠，董博宇，陈腾，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41