图像自适应分段线性拉伸算法的FPGA设计

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图像自适应分段线性拉伸算法的FPGA设计

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   由于红外图像的成像机理以及红外成像自身的原因，红外图像有对比度低、图像较模糊、噪声大等特点。因此抑止噪声，提高图像信噪比，以及调整红外图像对比度，以利于后续图像分析、目标识别或跟踪，必须对红外图像进行增强处理。另外，在其他场合，若采用人机交互方式，则必须对原始图像进行预处理，改善图像视觉效果，使其更适合人机进一步的分析和处理。
   图像增强从作用域出发，分为空间域增强和频率域增强两种。频率域是一种间接增强的方法，由于存在域之间的变换和反变换，计算复杂，难以满足实时性要求。自适应分段线性拉伸算法是一种空间域图像增强方法，直接对图像像素灰度进行操作，由于运算过程简单、实现方便，目前的图像增强预处理电路大多选用这种算法。硬件实现上，最初是采用单片DSP芯片实现，其原理为：图像数据实时的传输给DSP，DSP接收完1块数据后，再对整块数据进行增强处理，这样势必会造成时间的延迟，不能满足精确制导武器系统实时性的要求。后来硬件结构发展为采取DSP，FPGA芯片相结合的方式。这样，有效结合了DSP的运算能力强与FPGA逻辑和存储资源丰富的优点；不足之处在于，DSP与FPGA之间的通信给设计工作增加了额外负担。与DSP相比，FPGA结构上的优势使得其更适合完成并行处理、及结构性强和高速的运算。本文基于这种算法理论基础，使用Xilinx公司规模较大的XC4VLXl5系列FPGA，实现了红外图像的实时处理。

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