1.算法運(yùn)行效果圖預(yù)覽
2.算法運(yùn)行軟件版本
Vivado2019.2
matlab2022a
3.算法理論概述
3.1圖像指數(shù)對(duì)比度增強(qiáng)概述
?????圖像指數(shù)對(duì)比度增強(qiáng)是一種常見(jiàn)的圖像處理方法，主要是通過(guò)改變圖像的像素值來(lái)增強(qiáng)圖像的對(duì)比度。具體來(lái)說(shuō)，它通常通過(guò)將原始圖像的像素值進(jìn)行縮放和偏移來(lái)拉伸像素值的范圍，從而增強(qiáng)對(duì)比度。該方法的原理主要是基于灰度級(jí)圖像的像素值分布一般遵循拉普拉斯分布的特點(diǎn)。通過(guò)應(yīng)用拉普拉斯變換，可以將原始圖像的像素值從一個(gè)較小的范圍拉伸到一個(gè)更大的范圍，從而增強(qiáng)圖像的對(duì)比度。
在具體實(shí)現(xiàn)上，常見(jiàn)的指數(shù)對(duì)比度增強(qiáng)方法包括：
線性變換：通過(guò)簡(jiǎn)單的線性變換，可以改變?cè)紙D像的像素值范圍，從而達(dá)到增強(qiáng)對(duì)比度的目的。例如，可以使用公式y(tǒng) = ax + b來(lái)進(jìn)行線性變換，其中a和b是常數(shù)，x和y是像素值。通過(guò)調(diào)整a和b的值，可以改變像素值的范圍，從而增強(qiáng)對(duì)比度。
直方圖均衡化：該方法主要是通過(guò)拉伸像素值的范圍來(lái)增強(qiáng)對(duì)比度。具體來(lái)說(shuō)，它首先統(tǒng)計(jì)圖像的灰度級(jí)直方圖，并根據(jù)該直方圖的分布情況對(duì)像素值進(jìn)行均衡化處理，使得像素值的范圍更廣。
伽馬變換：該方法是通過(guò)應(yīng)用伽馬變換來(lái)改變像素值的范圍，從而增強(qiáng)對(duì)比度。伽馬變換是一種常見(jiàn)的圖像增強(qiáng)方法，可以將原始圖像的像素值進(jìn)行非線性變換，從而拉伸像素值的范圍。
??????無(wú)論哪種方法，都需要根據(jù)具體的圖像特點(diǎn)和需求來(lái)選擇合適的參數(shù)和方法，以達(dá)到最佳的增強(qiáng)效果。
3.2基于FPGA的圖像指數(shù)對(duì)比度增強(qiáng)
??????在FPGA（Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）上實(shí)現(xiàn)圖像指數(shù)對(duì)比度增強(qiáng)算法可以提高圖像的對(duì)比度和清晰度，使圖像更易于觀察和分析。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)步驟：
??????讀取圖像數(shù)據(jù)：首先，需要將圖像數(shù)據(jù)讀入FPGA中?？梢允褂肁DC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）將模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)FIFO（先入先出）緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽PGA中。
??????圖像預(yù)處理：在進(jìn)行對(duì)比度增強(qiáng)之前，可能需要對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理。這可能包括去噪、濾波、白平衡等步驟。
對(duì)比度增強(qiáng)：對(duì)于每個(gè)像素，應(yīng)用指數(shù)對(duì)比度增強(qiáng)算法。該算法可以通過(guò)以下公式實(shí)現(xiàn)：
I2s?= 255*1./(1+lvl./double(I).^N);
?????其中，I是輸入像素值，I'是輸出像素值，lvl和N是控制對(duì)比度的參數(shù)。通過(guò)調(diào)整這些參數(shù)，可以控制對(duì)比度的程度。
?????輸出圖像數(shù)據(jù)：最后，將處理后的圖像數(shù)據(jù)輸出到顯示器或其他設(shè)備中?？梢允褂肈AC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并通過(guò)VGA（視頻圖形陣列）或其他接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器中。
??????需要注意的是，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)需要硬件描述語(yǔ)言（如Verilog或VHDL）的編程經(jīng)驗(yàn)和對(duì)圖像處理算法的深入理解。此外，還需要對(duì)FPGA開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)流程有一定的了解。
4.部分核心程序
`timescale 1ns / 1ps
............................................................
module test_image;
reg i_clk;
reg i_rst;
reg i_ready;
reg [7:0] Tmp[0:100000];
reg [7:0] datas;
wire [31:0] o_yeh;
integer fids,jj=0,dat;
//D:\FPGA_Proj\FPGAtest\code2
initial
begin
??????? fids= $fopen("D:\\FPGA_Proj\\FPGAtest\\code2\\data.bmp","rb");
??????? dat? = $fread(Tmp,fids);
??????? $fclose(fids);
end
initial
begin
i_clk=1;
i_rst=1;
i_ready=0;
#1000;
i_ready=1;
i_rst=0;
end
always #5?i_clk=~i_clk;
always@(posedge i_clk)
begin
??????? datas<=Tmp[jj];
??????? jj<=jj+1;
end
im_enhance im_enhance_u(
.i_clk???(i_clk),
.i_rst???(i_rst),
.i_ready?(i_ready),
.i_xin???(datas),
.o_yeh???(o_yeh)
);
integer fout1;
initial begin
?fout1 =$fopen("result.txt","w");
end
always @ (posedge i_clk)
?begin
???if(jj<=66682 & jj>1146)
??????? $fwrite(fout1,"%d\n",o_yeh);
??????? else
??????? $fwrite(fout1,"%d\n",0);
end
endmodule
