基于FPGA的彩色图像增强技术研究(2)
当今世界，图像是一种很重要的信息传递的媒介，人们对于信息的获取一般是通过直观的图像中获取，据统计，人类从图像中获取的信息占总获取信息量的百分之八十。图像的传递系统包括图像采集、编码、压缩、存储、显示、通信吹冰部分，都会或多或少地影响图像质量，甚至严重到使图像信息无法识别，给人们带来不便。例如，采集图像时光线太强或太弱导致图像太暗或太亮，图像转换、传输、显示等过程中图像质量下降[1]。其中，彩色图像包含比原本灰度图像更多信息，因此在人们的生活中应用的更为广泛。同样，日常生活中获得的彩色图像可能会因各种不同原因导致图像颜色缺失等缺陷。因此，为了使得所获取的图像满足各种实际需求，我们需要进行一系列的处理。其中，图像增强是一种很重要的图像处理技术，我们迫切需要研究图像增强的技术来改善图像质量。通过采取适当的增强处理可以根据图像所处的环境不同，有针对性的增强图像的整体或局部特征，或是有针对性的增强某些感兴趣的特征，抑制不感兴趣的特征，使各个特征之间的差异逐渐减少，进而丰富图像的信息量，从而改善图像的质量。目前图像增强技术得到了很大发展，其应用已经渗透到诸多领域，如医学诊断、航空航天、指纹识别、卫星图像、军事侦察、智能交通等领域。由此可看出，图像增强技术有十分广阔的发展空间，在未来社会将会发挥更大的作用。相应的，人们日常接触到很多的彩色图像的增强也越来越受到人们的关注和重视。DSP的处理速度慢，处理成本高，功耗高，因此，人们多采用FPGA进行数字信号处理[1]。
本文应用FPGA来完成对大量图像的直方图均衡化增强，这符合高效、实时的要求，与DSP相比，不但提高了运算速度，而且还减少了图像处理的成本和功耗。
1.2 国内外研究现状
1.3 论文章节安排
第一章是绪论，主要介绍了本课题的研究背景及意义，及图像增强的意义和分类，同时介绍了包括图像增强技术在内的数字图像处理技术在国内外的研究现状，以及论文研究内容的安排。
第二章介绍了图像增强的两种基本方法有空域增强法和频域增强法，并具体介绍了直方图均衡化图像增强的方法，然后介绍了彩色图像增强的几种方法，介绍了几种颜色空间以及它们之间的相互转化。
第三章介绍了FPGA的发展历史、原理及结构，接着介绍了所用FPGA 开发板的主要功能和主要端口，然后介绍了FPGA的设计流程 ，最后介绍了Verilog硬件描述语言。
第四章介绍了图像增强算法的FPGA的具体实现，用Verilog HDL硬件语言编程实现该方案，并进行功能及时序仿真，最后将代码下载至FPGA开发板进行最后的验证。
2 图像增强方法
本章主要介绍了图像增强的方法及分类，分别包括空间域图像增强和频域图像增强，接着介绍了彩色图像增强的方法及分类，最后选择其中一种彩色图像增强的方法来完成本课题的设计，即用空间域图像增强中的直方图均衡化的方法。
2.1 图像增强技术
图像增强技术的目的是通过对图像的一系列的处理和加工，是处理后的图像符合特定要求且视觉效果更好，是最基本的图像处理技术。由于各个方法要处理的所处空间不同，图像增强算法包括空间域增强和频域增强两种基本的方法。
2.1.1 空间域图像增强
空间域是指图像平面本身，是图像中所有像素的集合，在空间域中对图像的处理直接在图像各个像素上操作。通常，因为空间域技术操作十分简单、方便，而且在执行上需要处理比较少的资源，所以空间域一般可作为图像增强的处理域[3]。目前空域处理技术主要有三种变换方式：
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