一種基于FPGA的實時紅外圖像預處理方法

由于均值濾波需要3行的數(shù)據(jù)，由ISE的IP核生成FIFO_1和FIFO_2，寬度為16 b，深度為256，緩存兩行數(shù)據(jù)。利用9個寄存器Reg_1到Reg_9的緩存值Q11～Q13，Q21～Q23，Q31～Q33，進行均值濾波，得到濾波后的圖像數(shù)據(jù)data_out，計算公式如下：

1．3 直方圖統(tǒng)計模塊設(shè)計
在實時圖像處理中，直方圖統(tǒng)計是多種空間域圖像處理的基礎(chǔ)。圖像的灰度直方圖就是圖像中像素分布在灰度等級上的概率密度，它反映不同灰度級的像素在各自灰度級別上個數(shù)之和。在本方法中，利用對空域濾波后的圖像進行直方圖統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果可作為動態(tài)門限設(shè)置的基礎(chǔ)。
直方圖統(tǒng)計涉及到地址索引值累加的功能，利用RAM、有限狀態(tài)機和DCM模塊實現(xiàn)，RAM由ISE中的IP核產(chǎn)生，數(shù)據(jù)寬度為16 b，深度覆蓋所有像素灰度值，深度值為16 384，由有限狀態(tài)機實現(xiàn)讀寫信號的控制功能，DCM設(shè)置4倍頻，直方圖統(tǒng)計的FPGA實現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。

有限狀態(tài)機實現(xiàn)整個直方圖統(tǒng)計的信號控制功能，在實時處理中需要進行流水處理，將輸入的20 MHz時鐘信號倍頻到80 MHz，有限狀態(tài)機工作在80 MHz。保證一個周期能夠處理完一個像素的統(tǒng)計工作，每個輸入信號有4個處理狀態(tài)，分別是IDLE，READ，SUM和WRITE，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖6所示。