一种自适应红外图像增强处理的FPGA实现

引言

红外成像技术是当今科技发展的热点，具有广泛的应用。但是由于受红外探测器件的影响，红外成像仪的成像效果还不够理想，主要表现为图像中的目标与背景区分不明显、对比度低、噪声大、信噪比低等缺点，因而红外图像处理首要解决的问题是图像增强。要实现图像的增强处理，主要有两个途径：一是改善探测器性能，一是在红外图像系统电子部分加入实时图像处理功能。在目前条件下，加入实时图像处理功能是快速而经济的做法。本文根据上述特点设计了基于FPGA的红外图像处理系统，该系统采用自适应直方图均衡化图像增强处理后，红外图像视觉效果明显改善，对比度增强，成像效果理想。

自适应平台直方图算法研究

红外图像是场景热辐射分布所成的图像，由于场景中的目标和背景的温差相对较小，所以红外图像具有高背景、低反差的特点，其信噪比也比可见光图像低。为了从红外图像中正确地识别目标，必须对红外图像进行增强处理。本文提出了一种基于直方图的自适应平台值选择方法，它根据图像的直方图，自适应地选择平台阈值，实现自适应平台直方图均衡化，增强目标。

平台直方图均衡化是对直方图均衡化算法的一种修正。它是通过选择一个合适的平台阈值T，对统计直方图进行如下修正：如果某灰度级的直方图值小于平台阈值T，就保持不变;如果大于平台阈值T，则将其置为T，即
       
　　其中，k表示图像的灰度级，对于8bit的灰度图像，是图像的平台直方图。 

为了更好地突出目标，平台值必须大于等于直方图对应与目标的峰值。据此，本文采用了一种平台自适应算法，此算法的具体步骤如下。

(1)统计原图像的直方图，取出统计直方图中的非零单元，构成集合，中非零单元的个数。 

(2)找出局部最大值和整体最大值：对中值滤波后的非零单元进行一阶差分运算，找出满足下列条件的，同时，则m点即为局部最大点，，N是局部最大值个数，集合的中最大值为整体最大值。 

(3)求出子集(除去整体最大值)的平均值M_T，即为估计的平台阈值。用该平台阈值对图像进行平台直方图均衡化处理。