[发明专利]一种基于FPGA的微光夜视图像增强方法

说明书

本发明公开一种基于FPGA的微光夜视图像增强方法，依次按照如下步骤进行：读取低亮度RGB彩色图像，将低亮度RGB彩色图像数据流转换成HSI图像数据流；保持HSI图像数据流的色调H分量和色饱和度S分量不变，将HSI图像的亮度I分量I(x,y)变换为r(x,y)，得到新的HIS图像数据流；所述亮度I分量I(x,y)变换为r(x,y)的规则如下：若I(x,y)≥255，则r(x,y)=I(x,y)；若128≤I(x,y)255，则r(x,y)=I(x,y)+(I(x‑1,y)+I(x+1,y)+I(x,y‑1)+I(x,y+1))/2；若I(x,y)128，则r(x,y)=I(x,y)+I(x‑1,y)+I(x+1,y)+I(x,y‑1)+I(x,y+1)；将新的HIS图像数据流转换成RGB图像，即得到微光夜视增强图像。

技术领域

本发明涉及一种微光夜视方法，尤其是一种基于FPGA的微光夜视图像增强方法。

背景技术

微光夜视技术是指利用夜间目标反射的低亮度光线，将其增强放大到几十万倍，从而达到适于肉眼夜间进行侦查、观察、瞄准、车辆驾驶和其它作业。

目前常用的微光夜视技术是采用伽马变换方法，即通过伽马（gamma）曲线设定颜色三通道的映射方式以提高图像对比度。但是，如果伽马曲线的对比度高则会造成图像过暗，致使暗部细节丢失，而如果伽马曲线的对比度较弱就会使图像过亮，导致被放大的远处图像不清晰。因此，现有的伽马变换方法只适合于图像对比度偏低但整体亮度值偏高的图像增强，并不适用于所有图像。同时，伽马变换方法难以应用于FPGA等设备，处理速度慢，导致微光夜视图像延迟。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种基于FPGA的微光夜视图像增强方法。

本发明的技术解决方案是：一种基于FPGA的微光夜视图像增强方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

步骤1：读取低亮度RGB彩色图像，将低亮度RGB彩色图像数据流转换成HSI图像数据流；

步骤2：保持HSI图像数据流的色调H分量和色饱和度S分量不变，将HSI图像数据流的亮度I分量I(x,y) 变换为r(x,y)，得到新的HIS图像数据流；

所述亮度I分量I(x,y) 变换为r(x,y)的规则如下：

若I(x,y)≥255，则r(x,y)=I(x,y)；

若128≤I(x,y)255，则r(x,y)=I(x,y)+(I(x-1,y)+I(x+1,y)+I(x,y-1)+I(x,y+1))/2；

若I(x,y)128，则r(x,y)=I(x,y)+I(x-1,y)+I(x+1,y)+I(x,y-1)+I(x,y+1)；

步骤3：将新的HIS图像数据流转换成RGB图像，即得到微光夜视增强图像。

本发明是在FPGA上对夜间图像通过HSI视觉系统感知彩色实现图像增强，具体是通过牺牲图像对比度的方式变换HSI图像的亮度I分量，提高了夜视环境下图像的亮度，避免图像因局部过暗或过量而丢失信息，在很大程度上保持了图像原貌。同时，使用FPGA对于RGB与HSI向量的转换采用并行完成，提升了图像处理速度，避免微光夜视图像延迟。

附图说明

图1是本发明实施例的夜视图像原图。

图2是采用本发明实施例的方法对图1处理后的微光夜视图像。

图3是采用伽马变换方法对图1处理后的微光夜视图像。

具体实施方式

本发明的一种基于FPGA的微光夜视图像增强方法，所用设备包括影像传感单元、存储单元、FPGA运算单元及网络传输单元，FPGA运算单元依次按照如下步骤进行：

步骤1：读取如图1所示的低亮度RGB彩色图像（夜视图像原图），将低亮度RGB彩色图像数据流转换成HSI图像数据流；