基于FPGA的光纤图像实时处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法,通过对光纤图像的实时处理，区分出屏幕中纤芯的位置区域，实施背景、包层、纤芯三者亮度值分析，针对当前的数据处于背景、包层还是纤芯区域，然后实施不同算法对图像处理，从而解决光纤包层图像质量不均匀、包层和背景过渡处有尖峰、背景显示中有水纹、杂散光汇聚成光斑等问题。本发明专利技术利用可编程的FPGA器件实现对光纤图像的实时处理，提高图像质量，提高图像判断和图像识别的准确率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤图像显示领域，特别涉及一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法。
技术介绍
目前，在光纤图像显示领域的图像信号分为三个部分:纤芯、包层和背景(即光纤以外的图像部分)，如图1所示。在光纤图像显示领域，通常采用对图像信号不加任何处理的直接显示方式，该显示方式会存在光纤包层图像质量不均匀、包层和背景过渡处有尖峰、背景显示中有水纹、杂散光汇聚成光斑等问题。图像质量不均匀、尖峰、水纹、光斑等问题，影响图像判断和图像识别的准确率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题就是针对光纤图像信号进行实时采集，提出一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法，区分出光纤的背景信号、包层信号、纤芯信号，并采用不同的算法对其进行处理，从而解决目前光纤图像显示中出现的诸多问题。本专利技术所采用的技术方案是: 一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法，其特征在于，包括有以下步骤: (1)对屏幕中一帧图像信号中某一列的整列数据信号进行分析，计算出光纤包层的上边缘所对应的行数，然后再针对该包层中某一行像素信号进行分析，计算出光纤端面的列数，再通过对光纤特性的分析，计算出光纤纤芯的区域； (2)通过大量实验获取光纤显示图像中背景、包层和纤芯的亮度信号值，确保该数据具有普遍性，通过对所述背景、包层和纤芯的亮度信号值的分析，将纤芯区域内亮度的最小值来代替光纤的背景亮度值，记为g ;(3)获取光纤显示图像中水纹和杂散形成的光斑区域的亮度值，作为判决的富裕度； (4)根据不同的区域采用不同的判决标准对图像信号的数值进行修正，最终实现背景亮度的归一化处理、光纤包层和背景亮度的平滑过渡、包层亮度的归一化处理、纤芯的完美显示； (5)通过FPGA对高速实时图像信号的处理，可判断出当前数据是否处于纤芯区域，如果处于纤芯区域，将当前数据直接送显示，用于保留纤芯的实际信息和背景判决的原始数据；如果处于非纤芯区域，并且当前数据大于某一固定值，则使用数值为g的亮度值来代替当前数据，然后将数据送液晶显示，用于消除包层和背景过渡处的尖峰以及水印、杂散光汇聚成光斑；如果当前数据小于某一固定值，则使用包层平均亮度值来代替当前数据，用于消除包层中图像亮度不均匀的问题；其余的数据采用直接送液晶显示，用于保证背景和包层亮度的平滑过渡，防止尖峰出现。本专利技术的有益效果是:本专利技术利用可编程的FPGA器件实现对光纤图像的实时处理，提高图像质量，提高图像判断和图像识别的准确率。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术进一步说明。图1是光纤图像显示画面。图2是光纤原始图像中一列数据曲线图。图3是光纤原始图像经处理后一列数据曲线图。图4是光纤图像处理前后对比图。图2中连续曲线为一列图像信号的曲线图，两个椭圆I标示区域代表光纤显示背景(右侧背景中有光斑)，两个椭圆2标示处是包层和背景过渡处(有尖峰)，两个椭圆3标示出来部分代表光纤包层(中间亮度不均匀)，椭圆4标示出来的曲线部分代表光纤的纤芯区域。具体实施例方式一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法，其特征在于，包括有以下步骤: (1)对屏幕中一帧图像信号中某一列的整列数据信号进行分析，如图1中Signall的分析，计算出光纤包层的上边缘所对应的行数，然后再针对该包层中某一行像素信号进行分析，如图1中signal2的分析，计算出光纤端面的列数，再通过对光纤特性的分析，计算出光纤纤芯的区域，如图1中虚线所示； (2)通过大量实验获取图2中光纤显示图像中背景、包层和纤芯的亮度信号值，确保该数据具有普遍性，通过对所述背景、包层和纤芯的亮度信号值的分析，将纤芯区域内亮度的最小值来代替光纤的背景亮度值，记为g ; (3)获取光纤显示图像中水纹和杂散形成的光斑区域的亮度值，作为判决的富裕度； (4)根据不同的区域采用不同的判决标准对图像信号的数值进行修正，最终实现背景亮度的归一化处理、光纤包层和背景亮度的平滑过渡、包层亮度的归一化处理、纤芯的完美显示； (5)通过FPGA对高速实时图像信号的处理，可判断出当前数据是否处于纤芯区域，如果处于纤芯区域，将当前数据直接送显示，用于保留纤芯的实际信息和背景判决的原始数据；如果处于非纤芯区域，并且当前数据大于某一固定值，则使用数值为g的亮度值来代替当前数据，然后将数据送液晶显示，用于消除包层和背景过渡处的尖峰以及水印、杂散光汇聚成光斑；如果当前数据小于某一固定值，则使用包层平均亮度值来代替当前数据，用于消除包层中图像亮度不均匀的问题；其余的数据采用直接送液晶显示，用于保证背景和包层亮度的平滑过渡，防止尖峰出现，处理后的图像如图3所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法，其特征在于，包括有以下步骤：（1）对屏幕中一帧图像信号中某一列的整列数据信号进行分析，计算出光纤包层的上边缘所对应的行数，然后再针对该包层中某一行像素信号进行分析，计算出光纤端面的列数，再通过对光纤特性的分析，计算出光纤纤芯的区域；（2）通过大量实验获取光纤显示图像中背景、包层和纤芯的亮度信号值，确保该数据具有普遍性，通过对所述背景、包层和纤芯的亮度信号值的分析，将纤芯区域内亮度的最小值来代替光纤的背景亮度值，记为g；（3）获取光纤显示图像中水纹和杂散形成的光斑区域的亮度值，作为判决的富裕度；（4）根据不同的区域采用不同的判决标准对图像信号的数值进行修正，最终实现背景亮度的归一化处理、光纤包层和背景亮度的平滑过渡、包层亮度的归一化处理、纤芯的完美显示；（5）通过FPGA对高速实时图像信号的处理，可判断出当前数据是否处于纤芯区域，如果处于纤芯区域，将当前数据直接送显示，用于保留纤芯的实际信息和背景判决的原始数据；如果处于非纤芯区域，并且当前数据大于某一固定值，则使用数值为g的亮度值来代替当前数据，然后将数据送液晶显示；如果当前数据小于某一固定值，则使用包层平均亮度值来代替当前数据；其余的数据采用直接送液晶显示。...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法，其特征在于，包括有以下步骤: (1)对屏幕中一帧图像信号中某一列的整列数据信号进行分析，计算出光纤包层的上边缘所对应的行数，然后再针对该包层中某一行像素信号进行分析，计算出光纤端面的列数，再通过对光纤特性的分析，计算出光纤纤芯的区域； (2)通过大量实验获取光纤显示图像中背景、包层和纤芯的亮度信号值，确保该数据具有普遍性，通过对所述背景、包层和纤芯的亮度信号值的分析，将纤芯区域内亮度的最小值来代替光纤的背景亮度值，记为g ; (3)获取光纤显示图像中水纹和杂散形成的光斑区域的亮度值，作为判决...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小光，张伟，尚守峰，孙海华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：