[发明专利]一种灰度视频的实时图像增强装置及方法

权利要求书

1.一种灰度视频的实时图像增强方法，其特征在于，采用一种灰度视频的实时图像增强装置实现，它包括视频图像采集模块，视频图像增强模块，通讯接口模块，视频图像编码模块，所述视频图像采集模块的输出端与视频图像增强模块的输入端连接，视频图像增强模块的输出端和视频图像编码模块的输入端连接，所述视频图像增强模块通过通讯接口模块与外部计算机通信连接；

所述视频图像采集模块包括视频图像接收设备和与视频图像接收设备输出端连接的视频解码芯片；

所述视频图像增强模块包括处理器及其外扩，外扩包括与处理器连接的SSRAM、外部存储器FLASH、RS422串行接口和电源；

所述通讯接口模块包括通讯芯片，所述通讯芯片用于处理器与外部计算机间的通讯；

所述视频图像编码模块包括视频编码芯片；

所述视频解码芯片的输出端与处理器的输入端连接；所述通讯芯片采用工业总线RS422协议通过RS422串行接口与处理器通信；所述处理器的输出端与视频编码芯片的输入端连接；

所述视频图像接收设备为CCD摄像机，视频解码芯片采用DS90CR286芯片；

所述处理器采用XC7K325TFFG676型FPGA芯片；

所述通讯芯片采用MAX3077芯片；

所述视频编码芯片采用DS90CR285芯片；

所述灰度视频的实时图像增强装置的实时图像增强方法包括以下步骤：

S1、通过通讯接口模块接收到外部计算机发送的增强指令后，视频图像增强模块对视频图像采集模块输入的单帧灰度视频图像进行最小值滤波，获得暗通道图像；

S2、通过视频图像增强模块选取暗通道图像中亮度最高的0.1％像素值位置，然后选择单帧灰度视频图像中所对应位置内的像素最大值，并以此作为大气光强A；

S3、通过视频图像增强模块对单帧灰度视频图像进行Gamma校正，获得对比度增强的灰度图像；

S4、通过视频图像增强模块采用多尺度retinex算法对得到的对比度增强的灰度图像进行高斯滤波，估计出灰度图像的照度分量；在Log域中，将估计的照度分量减去，获得灰度图像的反射分量；

S5、通过视频图像增强模块对灰度图像的反射分量进行线性拉伸与亮度抑制，获得处理后的反射分量；

S6、通过视频图像增强模块对所获得的大气光强A进行判断，自适应确定当前灰度图像的增强等级；

S7、视频图像增强模块根据确定的增强等级，将单帧灰度视频图像与处理后的反射分量按比例进行叠加得到叠加后的灰度图像，并将叠加后的灰度图像通过视频编码模块进行输出，即得图像增强后的图像。

2.根据权利要求1所述的一种灰度视频的实时图像增强方法，其特征在于，步骤S1中，滤波模板大小为3*3。

3.根据权利要求1所述的一种灰度视频的实时图像增强方法，其特征在于，步骤S4中，多尺度分为大、中、小三种尺度，大尺度的滤波模板为9*9的高斯模板，中尺度的滤波模板为7*7的高斯模板，小尺度的滤波模板为5*5的高斯模板。

4.根据权利要求1所述的一种灰度视频的实时图像增强方法，其特征在于，步骤S5中，线性拉伸的数学表达式如下：

其中，x表示对比度增强的灰度图像的水平坐标值，y表示对比度增强的灰度图像的垂直坐标值，R_min(x,y)为灰度图像的反射分量中最小的灰度值，R_max(x,y)为灰度图像的反射分量中最大的灰度值，R_Linear(x,y)为线性拉伸后的反射分量，R(x,y)表示灰度图像的反射分量；

亮度抑制的数学表达式如下：

R_Sup＝R_Linear+(1-R_Linear/255)×R_Linear×α_sup

其中，R_Sup为进行亮度抑制后的反射分量，α_sup为亮度抑制系数。