一種基于FPGA的實時紅外圖像預處理方法

由于均值濾波需要3行的數據，由ISE的IP核生成FIFO_1和FIFO_2，寬度為16 b，深度為256，緩存兩行數據。利用9個寄存器Reg_1到Reg_9的緩存值Q11～Q13，Q21～Q23，Q31～Q33，進行均值濾波，得到濾波后的圖像數據data_out，計算公式如下：

1．3 直方圖統計模塊設計
在實時圖像處理中，直方圖統計是多種空間域圖像處理的基礎。圖像的灰度直方圖就是圖像中像素分布在灰度等級上的概率密度，它反映不同灰度級的像素在各自灰度級別上個數之和。在本方法中，利用對空域濾波后的圖像進行直方圖統計，統計結果可作為動態門限設置的基礎。
直方圖統計涉及到地址索引值累加的功能，利用RAM、有限狀態機和DCM模塊實現，RAM由ISE中的IP核產生，數據寬度為16 b，深度覆蓋所有像素灰度值，深度值為16 384，由有限狀態機實現讀寫信號的控制功能，DCM設置4倍頻，直方圖統計的FPGA實現結構框圖如圖5所示。

有限狀態機實現整個直方圖統計的信號控制功能，在實時處理中需要進行流水處理，將輸入的20 MHz時鐘信號倍頻到80 MHz，有限狀態機工作在80 MHz。保證一個周期能夠處理完一個像素的統計工作，每個輸入信號有4個處理狀態，分別是IDLE，READ，SUM和WRITE，狀態轉換圖如圖6所示。