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基于FPGA的直方图均衡化图像增强方法研究

作　者: 葛彬
导　师: 周宁宁
学　校: 南京邮电大学
专　业: 软件工程
关键词: 图像增强直方图均衡化中介真值程度的度量可编程逻辑器件FPGA
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

图像增强是将采集的原始图像中的有用信息进行有目的地加强以满足后期图像处理的要求。直方图均衡化是图像增强的经典方法，也是最常用的一种图像初步处理方法。本文对传统的直方图均衡化和保留灰度级的直方图均衡化方法进行了深入的研究并分析了两种方法的优缺点。传统的直方图均衡化有可能过多合并原图像的灰度级而使处理后图像细节丢失而达不到更好的增强效果。保留高或者低灰度级的直方图均衡化能改善这一缺点，但是在选择保留高灰度级还是保留低灰度级上还没有一个确切的判断方法。针对这个问题，本文利用高低灰度的像素点分布特性和中介真值程度的度量来定义相关判断函数，提出了基于中介真值程度度量的保留灰度级的直方图均衡化方法。实验表明该方法能很好的判断选择保留高灰度级还是保留低灰度级从而达到更好的图像增强效果。改进的直方图均衡化方法在处理效果上确实提高了不少，但是由于是软件实现，处理的速度却不是很快。针对这一缺点，本文又设计了FPGA硬件模块来运行图像增强算法以提高处理速度。实验表明，在不改变软件实现图像处理效果的前提下，FPGA硬件实现大大提高了图像处理速度。因此，FPGA硬件实现的方法在工程实践中更有应用意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
第一章绪论  7-13
  1.1 研究背景  7-9
  1.2 图像增强技术的发展及现状  9-11
  1.3 论文的研究内容  11-12
  1.4 论文的结构安排  12-13
第二章中介数学理论  13-17
  2.1 中介数学系统的简介  13-14
  2.2 中介真值程度的基本概念  14-16
    2.2.1 距离的概念  14-15
    2.2.2 一维情形的真值程度的度量  15
    2.2.3 距离比例函数  15-16
  2.3 本章小结  16-17
第三章基于 MMTD 的改进的直方图均衡化方法  17-25
  3.1 图像直方图均衡化概述  17-20
    3.1.1 传统的直方图均衡化方法  17-18
    3.1.2 直方图规定化方法  18-20
  3.2 基于 MMTD 的保留灰度级的直方图均衡化方法  20-24
    3.2.1 保留灰度级的直方图均衡化方法  20
    3.2.2 基于 MMTD 的保留灰度级的直方图均衡化方法  20-22
    3.2.3 实验结果与分析  22-24
  3.3 本章小结  24-25
第四章 FPGA 图像增强模块的设计  25-38
  4.1 FPGA 概述  25-31
    4.1.1 FPGA 的原理和基本结构  25-29
    4.1.2 FPGA 设计方法简介  29-30
    4.1.3 verilog 硬件描述语言  30-31
  4.2 FPGA 图像增强系统的设计思路和结构  31-37
    4.2.1 FPGA 芯片的选择及其配置  32-34
    4.2.2 Chipscope Pro 概述与使用  34-37
  4.3 本章小结  37-38
第五章图像增强的 FPGA 实现  38-49
  5.1 传统的直方图均衡化的 FPGA 实现  38-43
  5.2 基于 MMTD 的保留灰度级的直方图均衡化的 FPGA 实现  43-48
  5.3 本章小结  48-49
第六章总结与展望  49-51
  6.1 总结  49
  6.2 展望  49-51
参考文献  51-53
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文  53-54
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目  54-55
致谢  55

基于FPGA的直方图均衡化图像增强方法研究

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