一种FPGA实现红外实时拼图中图像增强的方法技术

本发明专利技术公开了一种FPGA实现红外实时拼图中图像增强的装置，包括：图像输入模块、FPGA模块和图像输出模块；图像输入模块采用cameralink接口采集红外图像，通过DS90CR288A串并转换芯片将BASE模式cameralink信号转为以像素时钟为基准的行场同步信号和最大16位的灰度值数据。图像输出模块将图像随像素时钟写入FIFO中，SDI输出模块读取FIFO数据，拼接为16位数据发送给SDI芯片，通过以FPGA为主控芯片，图像处理采集芯片及接口为外围电路的电路板作为硬件结构，在FPGA片以硬件描述语言编程，实现对实时图像的逐帧增强处理。本发明专利技术的技术方案有效地解决了现有技术中的成像质量差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种FPGA实现红外实时拼图中图像增强的方法
本专利技术涉及图像增强的
，具体而言，涉及一种FPGA实现红外实时拼图中图像增强的方法。
技术介绍
红外成像技术在目标侦测、识别、跟踪等多方面具有显著优势，因此被广泛应用于边防、武器、监控等诸多领域。因其广泛应用，热像仪性能也随之提升。目前高精度的红外热像仪一般可达到14位或更高精度以满足图像处理算法的要求。对于不同的场景，红外图像的灰度分布不尽相同，有可能分布在较小的范围内，从而导致对比度不合适，成像质量差等问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种FPGA实现红外实时拼图中图像增强的装置，解决现有技术中的成像质量差的问题。有鉴于此，本专利技术提供一种FPGA实现红外实时拼图中图像增强的装置，包括：图像输入模块、FPGA模块和图像输出模块；图像输入模块采用cameralink接口采集红外图像，通过DS90CR288A串并转换芯片将BASE模式cameralink信号转为以像素时钟为基准的行场同步信号和最大16位的灰度值数据。图像输出模块将图像随像素时钟写入FIFO中，SDI输出模块读取FIFO数据，拼接为16位数据发送给SDI芯片，通过以FPGA为主控芯片，图像处理采集芯片及接口为外围电路的电路板作为硬件结构，在FPGA片以硬件描述语言编程，实现对实时图像的逐帧增强处理。进一步地，S101对图像直方图进行统计，同时对图像进行缓存至双口RAM中；S102在遍历完一副图像，进入场消隐时间内时；S103根据行场信号判断，在下一幅图像到来时，对每一个像素进行拉伸并压缩到8bit处理，具体拉伸公式如下所示：Data_en:处理后的像素灰度值；Data_ir处理前的像素灰度值；Mindata计算后单附图最小灰度值；Maxdata计算后单附图最大灰度值；若该像素灰度值小于最小值则置0，该像素值大于最大值则置255。将处理完的图像拼接为16位后同步输出至FIFO。进一步地，在S101步骤中，建立一个二维数组hist，读取像素灰度值为数组横轴，对数组当前像素灰度值位置的值加一，随像素时钟遍历当前图像每一个像素后得到该图像的灰度直方图。进一步地，在S102步骤中，首先进行去极值操作，查找直方图，从灰度值最低的灰阶开始向上统计，直到像素数超过2000个时，记录此时的灰度值为下限；得到灰度值上限的方法与上述一致，灰度值最高的灰阶开始向下统计，直到像素数超过2000个时，记录此时的灰度值为上限。进一步地，然后清零直方图。本专利技术实现了以下显著的有益效果：通过FPGA实现图像增强算法，分担后端处理器算力压力。附图说明图1是本专利技术的FPGA实现红外实时拼图中图像增强的方法的FPGA图像增强算法示意图示意图；具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。需要说明的是，为了清楚地说明本专利技术的内容，本专利技术特举多个实施例以进一步阐释本专利技术的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。虽然该专利技术可以以多种形式的修改和替换来扩展，说明书中也列出了一些具体的实施图例并进行详细阐述。应当理解的是，专利技术者的出发点不是将该专利技术限于所阐述的特定实施例，正相反，专利技术者的出发点在于保护所有给予由本权利声明定义的精神或范围内进行的改进、等效替换和修改。同样的元器件号码可能被用于所有附图以代表相同的或类似的部分。请参照图1，本专利技术的一种FPGA实现红外实时拼图中图像增强的装置，包括：图像输入模块、FPGA模块和图像输出模块；图像输入模块采用cameralink接口采集红外图像，通过DS90CR288A串并转换芯片将BASE模式cameralink信号转为以像素时钟为基准的行场同步信号和最大16位的灰度值数据。图像输出模块将图像随像素时钟写入FIFO中，SDI输出模块读取FIFO数据，拼接为16位数据发送给SDI芯片，通过以FPGA为主控芯片，图像处理采集芯片及接口为外围电路的电路板作为硬件结构，在FPGA片以硬件描述语言编程，实现对实时图像的逐帧增强处理。如图1所示，本申请还提供了FPGA实现红外实时拼图中图像增强的方法，包括：S101对图像直方图进行统计，同时对图像进行缓存至双口RAM中；S102在遍历完一副图像，进入场消隐时间内时；S103根据行场信号判断，在下一幅图像到来时，对每一个像素进行拉伸并压缩到8bit处理，具体拉伸公式如下所示：Data_en:处理后的像素灰度值；Data_ir处理前的像素灰度值；Mindata计算后单附图最小灰度值；Maxdata计算后单附图最大灰度值；若该像素灰度值小于最小值则置0，该像素值大于最大值则置255。将处理完的图像拼接为16位后同步输出至FIFO。在本实施例的技术方案中，在S101步骤中，建立一个二维数组hist，读取像素灰度值为数组横轴，对数组当前像素灰度值位置的值加一，随像素时钟遍历当前图像每一个像素后得到该图像的灰度直方图。在本实施例的技术方案中，在S102步骤中，首先进行去极值操作，查找直方图，从灰度值最低的灰阶开始向上统计，直到像素数超过2000个时，记录此时的灰度值为下限；得到灰度值上限的方法与上述一致，灰度值最高的灰阶开始向下统计，直到像素数超过2000个时，记录此时的灰度值为上限。在本实施例的技术方案中，然后清零直方图。通过上述可知，本申请为在FPGA上实现图像处理算法，其相关的FPGA最小系统包括图像输入模块、FPGA芯片和图像输出模块。图像输入模块采用cameralink接口采集红外图像，通过DS90CR288A串并转换芯片将BASE模式cameralink信号转为以像素时钟为基准的行场同步信号和最大16位的灰度值数据。图像输出模块将图像随像素时钟写入FIFO中，SDI输出模块读取FIFO数据，拼接为16位数据发送给SDI芯片。算法工作流程如下：(1)对图像直方图进行统计，建立一个二维数组hist，读取像素灰度值为数组横轴，对数组当前像素灰度值位置的值加一，随像素时钟遍历当前图像每一个像素后得到该图像的灰度直方图。同时对图像进行缓存至双口RAM中。(2)在遍历完一副图像，进入场消隐时间内时，首先进行去极值操作，查找直方图，从灰度值最低的灰阶开始向上统计，直到像素数超过2000个时，记录此时的灰度值为下限；得到灰度值上限的方法与上述一致，只是从最高灰度值开始向下统计。之后清零直方图。(3)根据行场信号判断，在下一幅图像到来时，对每一个像素进行拉伸并压缩到8bit处理，具体拉伸公式如下所示：若本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FPGA实现红外实时拼图中图像增强的装置，其特征在于，包括：/n图像输入模块、FPGA模块和图像输出模块；/n图像输入模块采用cameralink接口采集红外图像，通过DS90CR288A串并转换芯片将BASE模式cameralink信号转为以像素时钟为基准的行场同步信号和最大16位的灰度值数据。图像输出模块将图像随像素时钟写入FIFO中，SDI输出模块读取FIFO数据，拼接为16位数据发送给SDI芯片，通过以FPGA为主控芯片，图像处理采集芯片及接口为外围电路的电路板作为硬件结构，在FPGA片以硬件描述语言编程，实现对实时图像的逐帧增强处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种FPGA实现红外实时拼图中图像增强的装置，其特征在于，包括：
图像输入模块、FPGA模块和图像输出模块；
图像输入模块采用cameralink接口采集红外图像，通过DS90CR288A串并转换芯片将BASE模式cameralink信号转为以像素时钟为基准的行场同步信号和最大16位的灰度值数据。图像输出模块将图像随像素时钟写入FIFO中，SDI输出模块读取FIFO数据，拼接为16位数据发送给SDI芯片，通过以FPGA为主控芯片，图像处理采集芯片及接口为外围电路的电路板作为硬件结构，在FPGA片以硬件描述语言编程，实现对实时图像的逐帧增强处理。


2.根据权利要求1所述的FPGA实现红外实时拼图中图像增强的方法，其特征在于，
S101对图像直方图进行统计，同时对图像进行缓存至双口RAM中；
S102在遍历完一副图像，进入场消隐时间内时；
S103根据行场信号判断，在下一幅图像到来时，对每一个像素进行拉伸并压缩到8bit处理，具体拉伸公式如下所示：
Data_en:处理后的像素灰度值；
Dat...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑帅，石春雷，殷亚国，侯棋文，刘奇，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11