基于硬件加速的背光補(bǔ)償協(xié)處理器研究.pdf

1、背光補(bǔ)償是一種改善數(shù)字圖像質(zhì)量的關(guān)鍵處理技術(shù)，它主要通過修改背光圖像的亮度，使逆光拍攝下的圖像達(dá)到符合人眼舒適度的要求，同時(shí)保持整幅圖像的舒適性、平滑性和自然性。
　　攝像機(jī)通常是在順光的環(huán)境下拍攝圖像，但是某些情況下拍攝處于背光的環(huán)境，此時(shí)被拍攝的物體剛好擋住光源，導(dǎo)致被拍攝的物體因?yàn)槠毓獠蛔愣?，然而物體周圍背景的亮度很強(qiáng)，這樣就形成了背光圖像。在背光圖像中人眼只能分辨物體的大概輪廓，而無法識別物體的細(xì)節(jié)紋理，此時(shí)需要對圖像

2、進(jìn)行背光補(bǔ)償。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，人們不僅對圖像的質(zhì)量要求很高，對圖像的實(shí)時(shí)性也有著越來越高的要求。鑒于基于軟件的圖像處理系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性和速度上的不足，而基于硬件加速的圖像處理已經(jīng)成為一個研究熱點(diǎn)。
　　可編程邏輯門陣列(FPGA)是當(dāng)今運(yùn)用較為廣泛的可編程邏輯器件，具有速度快、可移植性強(qiáng)的特點(diǎn)，非常適合算法簡單而數(shù)據(jù)量大的圖像前期預(yù)處理。所以本文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA+DSP協(xié)同處理的背光補(bǔ)償算法的硬件架構(gòu)，所做的具體工作如下：

3、
　　1.在對現(xiàn)有的大量背光補(bǔ)償算法作了深入研究后，將背光補(bǔ)償算法分成四類：（1）采用后處理技術(shù)的背光補(bǔ)償方法，（2）采用分簇的背光補(bǔ)償方法，（3）與自動曝光相結(jié)合的背光補(bǔ)償方法，（4）通過處理圖像色度特征值的背光補(bǔ)償方法。按照不同類別，詳細(xì)介紹了其中4種背光補(bǔ)償算法，并且深入分析這些算法的性能和優(yōu)劣性。
　　2.本文綜合衡量了背光補(bǔ)償算法的性能和算法復(fù)雜度后，選用了基于YCbCr顏色空間的自適應(yīng)高度修改的直方圖均衡和顏色校

4、正的快速背光圖像補(bǔ)償算法。該算法是采用后處理技術(shù)的方法，也是基于全局直方圖均衡化的背光補(bǔ)償，具有自適應(yīng)性、處理速度快、補(bǔ)償性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此非常適合實(shí)時(shí)處理的硬件設(shè)計(jì)。然后對該算法進(jìn)行了詳細(xì)的 FPGA和DSP架構(gòu)設(shè)計(jì)，其主要包括以下功能模塊：（1）RGB轉(zhuǎn)YUV，（2）直方圖統(tǒng)計(jì)，（3）AHMHE算法(在DSP里完成)，（4）顏色校正，（5）YUV轉(zhuǎn)RGB，并對這5個模塊給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路和步驟。
　　3.最后本文對該背光補(bǔ)償