基于FPGA的图像校正方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及图像处理技术领域，提供一种基于FPGA的图像校正方法、装置、设备及介质，能够利用FPGA的各模块以像素点为单位识别视频的彩色灰阶属性，以解决区域识别不准确或区域大小有限制的问题，满足任意场景下图像的显示应用，将彩色像素点分离成亮度与色差，并根据映射关系使得彩色与灰阶过渡部分过渡均匀，使用色差对GAMMA曲线进行亮度补偿，使彩色部分GAMMA曲线灰阶亮度与DICOM曲线保持基本一致，减少不同图像灰阶之间的亮度梯度，解决图像显示时过渡区域存在的噪点、色块、色斑问题，彩色部分保留GAMMA曲线特性，单色灰阶像素点使用DICOM曲线校正，进而基于FPGA实现对彩色灰阶视频图像的自适应校正。视频图像的自适应校正。视频图像的自适应校正。

【技术实现步骤摘要】
基于FPGA的图像校正方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种基于FPGA的图像校正方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着数字图像技术以及显示技术的不断发展，现有的显示产品已经发展为集高分辨率、广色域、高帧率于一体，显示器同时也是朝着智能化与多功能化方向发展。但是，在医疗显示等领域内，涉及的医疗影像既包括诊断类的灰阶影像也包括手术类的彩色影像，且为了满足其显示特性，灰阶影像与彩色影像往往需要不同的校正方式，如灰阶图像需要满足DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine，医学数字成像和通信)校正曲线，彩色图像需要满足GAMMA(伽玛)校正曲线。
[0003]鉴于上述情况，为了满足不同显示图像的校正需求，医院可能需要同时配备一台灰阶显示器和一台彩色显示器，不仅增加了设备以及线缆连接的复杂度，也会影响美观。并且，由于目前市面上采用的LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)显示面板分辨率高、显示尺寸大，因此越来越多的医疗显示器厂商都着手研究在单台高分辨率显示器上同时显示彩色与灰阶图像。显示器Scaler芯片一般能针对不同的输入信号执行不同的校正方法，如图1所示，针对CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)、MRI(Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像)等灰阶图像输入进行DICOM曲线校正，针对内窥手术系统成像输入进行GAMMA2.2曲线校正，但上述方法只能通过手动选择不同的输入以使用不同的校正曲线去满足显示需求。
[0004]有些医疗显示器厂商在研究智能化的彩色灰阶自适应校正方法，如先判断图像的彩色灰阶属性，判断结果如果是灰阶像素，则使用DICOM曲线校正，判断结果如果是彩色像素则使用GAMMA2.2曲线校正。此方法实现起来较为便捷，在灰阶与彩色图像各自成单独区域的场景下可以使用，但对于灰阶与彩色像素随机分布的画面会存在显示异常的问题，由于DICOM曲线与GAMMA2.2曲线在同一灰阶亮度梯度过大，会导致彩色灰阶相邻像素出现噪点、色块、或是色斑等问题。如图2所示，一个小方格代表一个像素点，灰阶点使用Y表示，彩色点使用C表示，当灰阶点RGB分量与彩色点RGB分量接近时(分量接近但分别属于彩色像素与灰阶像素)，由于使用不同的校正曲线，会出现噪点问题。
[0005]另外，还可以先自动识别图像中的灰阶区域与彩色区域，再对不同的区域分别应用DICOM曲线校正、GAMMA2.2曲线校正。该方法由于对显示图像的数据本身无法预知，因此存在区域判断不准确或区域大小有限制的问题，应用场景也较为单一，只能应用于有规则的灰阶区域和彩色区域，且由于DICOM曲线与GAMMA2.2曲线亮度梯度过大，因此在区域过渡处会出现显示异常，当全屏显示单一图像时同样会存在色块、斑块等问题。如图3所示，对于不同的灰阶和彩色区域，全屏显示同一图像在灰阶区域与彩色区域相邻处会产生噪点或斑块问题。

技术实现思路

[0006]鉴于以上内容，有必要提供一种基于FPGA的图像校正方法、装置、设备及介质，能够在单台显示器上同时显示灰阶与彩色图像，并且保留各自图像的显示特性。
[0007]一种基于FPGA的图像校正方法，所述基于FPGA的图像校正方法包括：
[0008]应用于基于FPGA的图像校正系统，所述基于FPGA的图像校正系统包括彩色灰阶像素识别模块、亮度与色差分离模块、GAMMA映射处理模块、GAMMA色差补偿模块、DICOM映射处理模块、时序对齐模块及DICOM曲线校正模块，所述基于FPGA的图像校正方法包括：
[0009]当接收到待处理视频时，所述彩色灰阶像素识别模块识别所述待处理视频的像素类型；
[0010]当所述像素类型为灰阶像素时，在所述时序对齐模块执行延迟处理后，所述DICOM曲线校正模块对所述待处理视频进行校正，得到待输出视频并输出所述待输出视频；
[0011]当所述像素类型为彩色像素时，所述亮度与色差分离模块对所述待处理视频进行分离，得到所述待处理视频的初始亮度及初始色差；所述GAMMA映射处理模块基于预先配置的映射关系及所述初始亮度进行映射处理，得到所述待处理视频在GAMMA曲线下的第一RGB；所述GAMMA色差补偿模块基于所述初始色差对所述第一RGB进行补偿，得到第二RGB；所述DICOM映射处理模块基于所述映射关系及所述第二RGB进行映射处理，得到所述待处理视频在DICOM曲线下的第三RGB；所述DICOM曲线校正模块基于所述第三RGB进行校正，得到所述待输出视频并输出所述待输出视频。
[0012]根据本专利技术优选实施例，所述彩色灰阶像素识别模块识别所述待处理视频的像素类型包括：
[0013]获取所述待处理视频中每个像素点的R值、G值、B值；
[0014]获取预先配置的分量差阈值；
[0015]计算每个像素点的R值与G值间的分量差、G值与B值间的分量差以及R值与B值间的分量差，得到每个像素点对应的分量差；
[0016]当所述待处理视频中每个像素点的分量差都小于或者等于所述分量差阈值时，确定所述待处理视频为所述灰阶像素；或者
[0017]当所述待处理视频中每个像素点的分量差不都小于或者等于所述分量差阈值时，确定所述待处理视频为所述彩色像素。
[0018]根据本专利技术优选实施例，所述彩色灰阶像素识别模块识别所述待处理视频的像素类型包括：
[0019]将所述待处理视频由RGB颜色空间转换为YCbCr颜色空间；
[0020]当所述待处理视频中每个像素点都满足Cb＝Cr＝0时，确定所述待处理视频为所述灰阶像素；或者
[0021]当所述待处理视频中每个像素点不都满足Cb＝Cr＝0时，确定所述待处理视频为所述彩色像素。
[0022]根据本专利技术优选实施例，所述映射关系为：
[0023]其中，D(x)表示所述DICOM曲线对应的校正函数；G(x)表示所述GAMMA曲线对应的校正函数；表示映射因子，的取值范围为[0.9，1.1]，n、m为正整数；b表示映射亮度偏移
量；
[0024]所述GAMMA映射处理模块基于预先配置的映射关系及所述初始亮度进行映射处理，得到所述待处理视频在GAMMA曲线下的第一RGB包括：
[0025]确定所述初始亮度在所述DICOM曲线下对应的RGB值；
[0026]将所述初始亮度在所述DICOM曲线下对应的RGB值输入至所述映射关系进行映射处理，得到所述待处理视频在所述GAMMA曲线下的所述第一RGB。
[0027]根据本专利技术优选实施例，所述GAMMA色差补偿模块基于所述初始色差对所述第一RGB进行补偿，得到第二RGB包括：
[0028]采用下述公式基于所述初始色差对所述第一RGB进行补偿：
[0029][0030]其中，表示所述第二RGB对应的RGB矩阵，表示所述初本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的图像校正方法，其特征在于，应用于基于FPGA的图像校正系统，所述基于FPGA的图像校正系统包括彩色灰阶像素识别模块、亮度与色差分离模块、GAMMA映射处理模块、GAMMA色差补偿模块、DICOM映射处理模块、时序对齐模块及DICOM曲线校正模块，所述基于FPGA的图像校正方法包括：当接收到待处理视频时，所述彩色灰阶像素识别模块识别所述待处理视频的像素类型；当所述像素类型为灰阶像素时，在所述时序对齐模块执行延迟处理后，所述DICOM曲线校正模块对所述待处理视频进行校正，得到待输出视频并输出所述待输出视频；当所述像素类型为彩色像素时，所述亮度与色差分离模块对所述待处理视频进行分离，得到所述待处理视频的初始亮度及初始色差；所述GAMMA映射处理模块基于预先配置的映射关系及所述初始亮度进行映射处理，得到所述待处理视频在GAMMA曲线下的第一RGB；所述GAMMA色差补偿模块基于所述初始色差对所述第一RGB进行补偿，得到第二RGB；所述DICOM映射处理模块基于所述映射关系及所述第二RGB进行映射处理，得到所述待处理视频在DICOM曲线下的第三RGB；所述DICOM曲线校正模块基于所述第三RGB进行校正，得到所述待输出视频并输出所述待输出视频。2.如权利要求1所述的基于FPGA的图像校正方法，其特征在于，所述彩色灰阶像素识别模块识别所述待处理视频的像素类型包括：获取所述待处理视频中每个像素点的R值、G值、B值；获取预先配置的分量差阈值；计算每个像素点的R值与G值间的分量差、G值与B值间的分量差以及R值与B值间的分量差，得到每个像素点对应的分量差；当所述待处理视频中每个像素点的分量差都小于或者等于所述分量差阈值时，确定所述待处理视频为所述灰阶像素；或者当所述待处理视频中每个像素点的分量差不都小于或者等于所述分量差阈值时，确定所述待处理视频为所述彩色像素。3.如权利要求1所述的基于FPGA的图像校正方法，其特征在于，所述彩色灰阶像素识别模块识别所述待处理视频的像素类型包括：将所述待处理视频由RGB颜色空间转换为YCbCr颜色空间；当所述待处理视频中每个像素点都满足Cb＝Cr＝0时，确定所述待处理视频为所述灰阶像素；或者当所述待处理视频中每个像素点不都满足Cb＝Cr＝0时，确定所述待处理视频为所述彩色像素。4.如权利要求1所述的基于FPGA的图像校正方法，其特征在于：所述映射关系为：其中，D(x)表示所述DICOM曲线对应的校正函数；G(x)表示所述GAMMA曲线对应的校正函数；表示映射因子，的取值范围为[0.9，1.1]，n、m为正整数；b表示映射亮度偏移量；所述GAMMA映射处理模块基于预先配置的映射关系及所述初始亮度进行映射处理，得
到所述待处理视频在GAMMA曲线下的第一RGB包括：确定所述初始亮度在所述DICOM曲线下对应的RGB值；将所述初始亮度在所述DICOM曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋子阳，
申请(专利权)人：深圳市巨烽显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：