一種自適應紅外圖像增強處理的FPGA實現

　　引言

　　紅外成像技術是當今科技發展的熱點，具有廣泛的應用。但是由于受紅外探測器件的影響，紅外成像儀的成像效果還不夠理想，主要表現為圖像中的目標與背景區分不明顯、對比度低、噪聲大、信噪比低等缺點，因而紅外圖像處理首要解決的問題是圖像增強。要實現圖像的增強處理，主要有兩個途徑：一是改善探測器性能，一是在紅外圖像系統電子部分加入實時圖像處理功能。在目前條件下，加入實時圖像處理功能是快速而經濟的做法。本文根據上述特點設計了基于FPGA的紅外圖像處理系統，該系統采用自適應直方圖均衡化圖像增強處理后，紅外圖像視覺效果明顯改善，對比度增強，成像效果理想。

　　自適應平臺直方圖算法研究

　　紅外圖像是場景熱輻射分布所成的圖像，由于場景中的目標和背景的溫差相對較小，所以紅外圖像具有高背景、低反差的特點，其信噪比也比可見光圖像低。為了從紅外圖像中正確地識別目標，必須對紅外圖像進行增強處理。本文提出了一種基于直方圖的自適應平臺值選擇方法，它根據圖像的直方圖，自適應地選擇平臺閾值，實現自適應平臺直方圖均衡化，增強目標。

　　平臺直方圖均衡化是對直方圖均衡化算法的一種修正。它是通過選擇一個合適的平臺閾值T，對統計直方圖進行如下修正：如果某灰度級的直方圖值小于平臺閾值T，就保持不變;如果大于平臺閾值T，則將其置為T，即
       
　　其中，k表示圖像的灰度級，對于8bit的灰度圖像，是圖像的平臺直方圖。 

　　為了更好地突出目標，平臺值必須大于等于直方圖對應與目標的峰值。據此，本文采用了一種平臺自適應算法，此算法的具體步驟如下。

　　(1)統計原圖像的直方圖，取出統計直方圖中的非零單元，構成集合，中非零單元的個數。 

　　(2)找出局部最大值和整體最大值：對中值濾波后的非零單元進行一階差分運算，找出滿足下列條件的，同時，則m點即為局部最大點，，N是局部最大值個數，集合的中最大值為整體最大值。 

　　(3)求出子集(除去整體最大值)的平均值M_T，即為估計的平臺閾值。用該平臺閾值對圖像進行平臺直方圖均衡化處理。