[发明专利]一种图像实时直方图统计装置及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像处理技术，具体地说是一种图像实时直方图统计装置及其实现方法。

背景技术

在实时图像处理中，直方图统计是图像预处理的一个重要环节，如何快速有效地进行直方图统计常常是后续图像处理的前提。对图像进行直方图统计是基于像素点的处理方法，目前来说大致有两种实现的方法：

(1)由软件实现：遍历整个图像数据，统计属于各个灰度级的像素数存于数组C[i]中，其中i的范围为[0，2^N-1]，C[i]为灰度级为i的像素个数，N为原始视频信号数字化之后的位数。这种方法需要占用一定的片上寄存器资源，并且统计需要耗费时间，不利于实时图像处理。

(2)由硬件实现：硬件电路一般由RAM、加法器、地址寄存器和时钟控制器等组成。这种方法通常由小规模集成电路实现。由于信号在各个芯片之间的传输延时，处理时间增加，可靠性降低，同时也为调试和后续电路的改进升级带来困难。

发明内容

针对现有图像处理技术存在的耗费时间长、可靠性降低，调试和后续电路的改进升级困难等不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一耗时短、易于调试、改进升级的低成本、高灵活性的图像实时直方图统计装置及其实现方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明图像实时直方图统计装置包括：视频解码单元，接收原始图像信号进行滤波、放大及数字化处理，生成视频数据；

可编程逻辑门阵列，为控制核心，接收视频解码单元输出的视频数据，对视频数据进行直方图统计；

程序存储器，用于存储可编程逻辑门阵列的应用程序；

时钟管理单元，为可编程逻辑门阵列以及视频解码单元提供所需要的时钟；

复位管理单元，为可编程逻辑门阵列提供复位信号；

电源管理单元，为可编程逻辑门阵列及各单元提供所需电源。

所述可编程逻辑门阵列内部包括：

片上锁相环模块，接收时钟管理单元的时钟信号及复位管理单元的复位信号，产生像素时钟做为直方图统计状态控制模块、图像处理区域选择模块及直方图统计数据清零控制模块的像素时钟；产生像素时钟的四倍频时钟做为三端口RAM的读写时钟及直方图统计状态控制模块的写时钟；

图像处理区域选择模块，根据不同的图像输入格式接收视频解码单元的行、场同步信号及图像数据，选择需要处理区域内的图像数据及处理区域有效信号输出至直方图统计状态控制模块，选择需要处理区域内的图像像素坐标输出至直方图统计数据清零控制模块；

直方图统计状态控制模块，接收视频解码单元的行、场同步信号、三端口RAM的A端口输出的临时统计数据、图像处理区域选择模块选择的图像数据及处理区域有效信号，根据图像处理区域选择模块选择的处理区域有效信号对图像数据及临时统计数据进行累加处理，将处理结果经第1直方图统计数据多路选择控制模块送至三端口RAM的写数据端；产生读地址数据及读使能信号送至三端口RAM的A端口的读地址端及读使能端；产生用于统计的写地址数据、写使能信号分别经第2、3直方图统计数据多路选择控制模块送至三端口RAM的A端口的写地址端和写使能端；

直方图统计数据清零控制模块，接收视频解码单元的行、场同步信号，根据图像处理区域选择模块输出的图像像素坐标产生用于清零的写地址数据、写使能信号分别经第2、3直方图统计数据多路选择控制模块送至三端口RAM的A端口的写地址端和写使能端；

第1～3直方图统计数据多路选择控制模块，其控制端信号来自视频解码单元的场同步信号。

本发明装置还包括：

数字信号处理单元，读取经可编程逻辑门阵列处理后的的直方图统计数据及程序存储器的应用程序，对该直方图统计数据做进一步处理；

数据存储器，用于存储数字信号处理单元在处理过程中生成的临时数据。

数字信号处理单元产生读地址数据及读使能信号，通过三端口RAM的B端口读入直方图统计数据；产生数据读结束信号送至直方图统计数据清零控制模块。

本发明装置还具有视频编码单元，其将通过可编程逻辑门阵列处理之后的数字视频数据转化为模拟视频信号并输出显示。

本发明图像实时直方图统计装置的实现方法包括以下步骤：

由视频解码单元接收原始图像信号进行滤波、放大及数字化处理，生成视频数据；

由可编程逻辑门阵列将视频数据进行直方图统计，得到统计结果。

所述对视频数据进行直方图统计包括以下步骤：