[发明专利]一种基于FPGA的视频图像增强方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的视频图像增强方法和装置。

背景技术

在安防监控行业，下雨、大雾或者阴霾天气或者夜间能见度低，摄像机拍摄图像具有不同程度的显示效果差、监控画面难以辨认的问题。传统的基于光学的透雾摄像机和电子透雾摄像机受镜头昂贵成本的限制，很难普及，且透雾摄像机不能解决夜间照度低的问题。

现有的图像增强方法有两大类：一类是非模型的图像增强方法，通过增强图像的对比度来达到图像增强的目的；另一类是基于模型的图像复原方法，该类方法考查图像退化的原因，将图像退化过程进行建模，采用逆向处理，以完成图像的复原。基于模型的图像复原方法大多通过C语言实现，用于处理单幅图像，算法比较复杂，处理实时视频图像时需要高速DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理），而且实时处理的分辨率和帧率不高。采用FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）基于模型的图像复原方法做全局处理自适应能力不强，细节效果不理想；做局部处理实时性不高，资源消耗较大。

综上所述，现有的图像增强方式实时性差、资源消耗大。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于FPGA的视频图像增强方法，旨在解决现有的视频图像增强方法实时性差、资源消耗大的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于FPGA的视频图像增强方法，包括：

在现场可编程门阵列FPGA平台上，输入视频流，对所述视频流进行串并变换，生成奇像素视频流和偶像素视频流；

统计所述奇像素视频流的第一帧图像的各个灰度值的像素数，生成所述第一帧图像的直方图；

对所述第一帧图像的直方图进行增强处理得到所述第一帧图像的映射函数；

根据相邻帧图像的相似性，用所述第一帧图像的映射函数处理得到第二帧图像的映射函数，以此类推，用上一帧图像的映射函数处理得到当前帧图像的映射函数，生成奇像素图像增强视频流；

复制所述奇像素视频流的所有帧图像的映射函数，用复制的所述映射函数处理所述偶像素视频流，得到偶像素图像增强视频流，将所述奇像素图像增强视频流与所述偶像素图像增强视频流进行并串变换，输出图像增强视频流。

本发明实施例的另一目的在于提供一种基于FPGA的视频图像增强装置，包括：

串并变换模块，用于在现场可编程门阵列FPGA平台上，输入视频流，对所述视频流进行串并变换，生成奇像素视频流和偶像素视频流；

直方图统计模块，用于统计所述奇像素视频流的第一帧图像的各个灰度值的像素数，生成所述第一帧图像的直方图；

映射函数生成模块，用于对所述第一帧图像的直方图进行增强处理得到所述第一帧图像的映射函数；

奇像素图像增强视频流生成模块，用于根据相邻帧图像的相似性，用所述第一帧图像的映射函数处理得到第二帧图像的映射函数，以此类推，用上一帧图像的映射函数处理得到当前帧图像的映射函数，生成奇像素图像增强视频流；

图像增强视频流输出模块，用于复制所述奇像素视频流的所有帧图像的映射函数，用复制的所述映射函数处理所述偶像素视频流，得到偶像素图像增强视频流，将所述奇像素图像增强视频流与所述偶像素图像增强视频流进行并串变换，输出图像增强视频流。

本发明实施例通过在现场可编程门阵列FPGA平台上对输入的视频流进行串并变换生成奇像素视频流和偶像素视频流，只对奇像素视频流进行直方图统计，再根据相邻帧图像的相似性对奇像素视频流进行图像增强，从而节省了视频图像增强的资源消耗，由此提高了视频图像增强的实时性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于FPGA的视频图像增强方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的基于FPGA的视频图像增强方法步骤S102中对图像进行直方图均衡化的示例图；

图3是本发明实施例提供的基于FPGA的视频图像增强方法步骤S102中对图像进行直方图均衡化后过增强现象的示例图；

图4是本发明实施例提供的基于FPGA的视频图像增强方法中对原始图像直方图进行限幅裁剪的示意图；

图5是本发明实施例提供的基于FPGA的视频图像增强方法中对图2中原始图像直方图进行限幅阈值为总像素数c的0.5%时的限幅裁剪的图像增强效果图；