基于FPGA的多DSP紅外實時圖像處理系統電路設計

2．2 圖像拉伸算法設計

圖像拉伸采用自適應直方圖增強算法，表示為如下的映射關系：

式中：yk為增強后圖像的灰度值；Xmax和Xmin為原圖像中像素最大值和最小值；Xk為原圖像的灰度值；a為亮度補償系數，取值為0～1之間，當取0時，即是通常的拉伸算法。

考慮到紅外圖像中可能存在盲元和噪聲，Xmax和Xmin不宜取原圖像中最大最小值。采用分位數法來取圖像中的最大值和最小值可以把盲元和噪聲的影響降到最低，分位數根據盲元和噪聲情況具體確定，一般可取5 ％。

圖4給出了直方圖增強算法的FPGA系統框圖，A／D轉換后的14 b數據流進入直方圖統計模塊計算每一像素點的直方圖，根據設定好的分位數計算圖像中像素的最大值和最小值。在每一幀有效數據結束后，根據直方圖統計得到的最大值和最小值，計算灰度映射的除法，這樣每幀只需計算1次除法，而不用對每一像素進行除法計算。之后對得到的因子對每一像素進行乘法及移位計算即可得到直方圖增強算法處理后的圖像數據。增強后的圖像數據通過DAC控制模塊送入電視顯示。

3 結語

針對紅外試試圖像處理系統構建的FPGA+多DSP的硬件平臺，利用FPGA進行調度和時序控制，有效的使3個處理器并行工作，大大提高了系統處理能力。研究并實現了從紅外探測器數據采集到圖像校正、圖像處理，以及圖像顯示的整個流程。系統已應用于工程實踐中，對于空間質量要求苛刻的高性能處理系統有一定的借鑒意義。

作者：呂 雷 王明昌 秦金明