[发明专利]一种基于FPGA与DSP的实时视频图像偏色校正方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA与DSP的实时视频图像偏色校正方法，该方法能够将视频图像的颜色范围校正到与人眼对场景真实颜色的视觉感知相吻合，利用上一帧计算得到的偏色校正系数用于下一帧进行偏色校正，不仅不需要对一帧图像进行存储，而且使得输出的偏色校正后的视频信号相比输入的视频信号延迟非常小，实时性强，可有效提高可见光成像系统的成像质量，同时解决了基于计算机的偏色校正装置在实际应用中存在局限性的问题。

技术领域

本发明属于视频图像处理技术领域，尤其涉及一种基于FPGA与DSP的实时视频图像偏色校正方法。

背景技术

通过可见光成像系统采集的视频图像往往因为环境光照的影响存在偏色的问题，这是因为成像系统不能够对变化的环境光照条件做出对应的光谱响应，使得图像的颜色范围发生了偏移，也即引起了图像偏色。因此，需要利用视频图像偏色校正技术对图像的颜色范围进行实时调整，使其与人眼视觉系统对场景真实颜色的感知相吻合，这对于可见光成像系统成像质量的提高有着重要的意义。

现有技术中，文献“Computational color constancy:Survey and experiments,IEEE Transactions on Image Processing,20(9):2475-2489,2011”对多种偏色校正方法进行了综述和比较。比如，灰度像素假设方法认为平均场景反射分量是没有颜色的，并以此假设为基础利用输入图像的R、G、B三个分量计算出偏色校正系数，进而实现对图像的偏色校正。又如，灰度边缘假设方法认为场景反射分量的导数的范数是没有颜色的，而后利用此假设进行偏色校正系数的估计。2013年，文献“A color constancy model with double-opponency mechanisms,IEEE International Conference on Computation Vision”提出了一种偏色校正系数的层级计算模型，在该模型中，各层级分别模拟了人眼视觉系统中从视网膜到初生视觉皮层的颜色处理机制。在现有的偏色校正方法中，灰度像素假设方法具有计算过程相对简单以及校正效果与人眼视觉感知非常一致等优点。

虽然现有技术中偏色校正的方法较多，但是实时视频图像偏色校正多采用将图像采集到计算机中而后在计算机上进行偏色校正的方案，该方案需要依赖于计算机，给实际应用带来诸多不便，具有很大的局限性，校正效果也不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于FPGA与DSP的实时视频图像偏色校正方法，以解决基于计算机的偏色校正方法在实际应用中存在局限性且校正效果不理想的问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于FPGA与DSP的实时视频图像偏色校正方法，具体步骤如下：

(1)FPGA将接收到的彩色RGB信号用于像素累加计算出三个累加数SR、SG、SB，并将SR、SG、SB传递给DSP；

(2)DSP利用收到的SR、SG、SB计算出三个偏色校正系数WR、WG、WB，并将其回传给FPGA；

(3)FPGA在下一帧的彩色RGB信号到来后，利用从DSP回传的三个偏色校正系数WR、WG、WB对彩色RGB信号进行偏色校正计算，得到校正后的彩色RGB信号。

三个累加数SR、SG、SB的计算公式为：

其中，(i，j)为像素坐标，M、N分别代表一帧图像行、列方向的像素数量。

三个偏色校正系数WR、WG、WB的计算公式为：

tmpR＝SR/norm，tmpG＝SG/norm，tmpB＝SB/norm，

即