基于FPGA的采集卡的圖像增強(qiáng)算法應(yīng)用研究

　　0 引言

　　圖像在采集過程中不可避免地會(huì)受到傳感器靈敏度、噪聲干擾以及模數(shù)轉(zhuǎn)化時(shí)量化問題等因素影響而導(dǎo)致圖像無法達(dá)到人眼的視覺效果，為了實(shí)現(xiàn)人眼觀察或者機(jī)器自動(dòng)分析的目的，對(duì)原始圖像所做的改善行為，就被稱作圖像增強(qiáng)技術(shù)。因此圖像增強(qiáng)技術(shù)雖然是改善圖像質(zhì)量的通用方法，但是它也同樣帶有針對(duì)性，它必須是針對(duì)某一特定的需要而采用的特定的算法來實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量的改善。

　　圖像增強(qiáng)技術(shù)根據(jù)各種不同目的而產(chǎn)生了多種算法，根據(jù)處理空間的不同把這些算法分為基于空間域的圖像增強(qiáng)算法和基于變換域的圖像增強(qiáng)算法?；诳臻g域的圖像增強(qiáng)算法又可以分為空域的變換增強(qiáng)算法、空域的濾波增強(qiáng)算法以及空域的彩色增強(qiáng)算法；基于變換域的圖像增強(qiáng)算法可以分為頻率域平滑增強(qiáng)算法、頻率域的銳化增強(qiáng)算法以及頻域彩色增強(qiáng)算法。

　　本論文采用的是空間域圖像增強(qiáng)算法，主要利用一定的圖像灰度值映射準(zhǔn)則來調(diào)整圖像灰度的動(dòng)態(tài)范圍，從而實(shí)現(xiàn)圖像的增強(qiáng)。

　　1 圖像采集卡總體結(jié)構(gòu)

　　如圖1所示，整個(gè)采集卡可分成3個(gè)子模塊，主要有PCI總線部分、FPGA系統(tǒng)部分和外圍接口部分。PCI總線部分的主要功能是完成PC機(jī)和PCI本地總線上設(shè)備的通信，包括PCI總線的通信，本地總線上的總線仲裁、數(shù)據(jù)傳輸、中斷、中斷握手以及PCI9054 芯片的配置功能。

　　FPGA 系統(tǒng)部分主要實(shí)現(xiàn)的是一個(gè)FPGA 最小系統(tǒng)。作為PCI9054 本地總線上的設(shè)備，F(xiàn)PGA 需要完成和PCI9054本地總線接口之間的通信。同樣FPGA也需要具有上電自動(dòng)配置的功能。外圍接口部分主要與FPGA 通信。雖然通過FPGA 產(chǎn)生了各種控制信號(hào)，但這些信號(hào)在被轉(zhuǎn)換之后才能用于實(shí)際的控制。外圍接口部分的主要任務(wù)就是進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。