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一、fpga图像处理算法整合

作者:互联网

1、RG/GB单通道提取,采用2x2阵列
其实现方法,用ram缓存两行图像数据,对缓存的数据进行间隔4个数据读取,以此一个固定的数据替换其余三个颜色值

2、亮度增加
其公式为:
Q = a * i + b
其中i为输入原像素值,a为调节对比度,b为调节亮度

实现方法为:只需将原像素值加上需要增加亮度的值即可(注:不要溢出)

3、对比度增加
其公式为:
Q = a * i +b
其中i为输入原像素值,a为调节对比度,b为调节亮度

实现方法:只需将原像素值乘上对比度值即可(注:不要溢出)

4、图像反转
其公式为:
Q = 255 - i;
其中i为原像素值

实现方法:将图像值的最大值减去原像素值

5、均值滤波
采用的3x3矩阵,先缓存三行图像数据,在对数据进行相加,取均值
在这里插入图片描述

其除法部分可以转化移位运算:
实现过程:
1024 / 9 = 113;
则可以让其矩阵取和值乘以113,在进行右移10位,则得出需要均值

6、高斯滤波
在这里插入图片描述

实现方法:
对所有的权值乘以1024,在将权值与矩阵像素相乘并累加和,并在按照1024\9=113的原理,让其和乘以113,在对其值进行右移20位,则该值就是要求的最终值

7、图像锐化
图像锐化,采用的是拉普拉斯算子,其算子模板如下:
在这里插入图片描述

采用第二个算子模板,其实现方法如下:
其实现方法:将算子模块中的值分成两部分,一部分是正值,另一部分是负值, 1、在将正值和负值进行比较,如果正值大于负值,则正值减去负值,在与p(4)像素加
2、在将正值和负值进行比较,如果正值小于负值,则负值减去正值,在p(4)像素值减去该值

8、中值滤波
其模型如下:
在这里插入图片描述

其实现方法:
设置9个cnt值做排序标识,让矩阵中的值对另外8个值进行比较,其中标识值为4的,就代表其值为中间值

9、阈值分割
其公式如下:
在这里插入图片描述

设置阀值区间,当在这个阀值区间内,则该像素值转化为0输出,不在这个阀值区间内的像素则输出255或其他定义的值

10、边缘检测(sobel)
其sobel算子3x3模型如下:
在这里插入图片描述

公式部分补充:
得到gxy值后,根据设置的阀值,当大于该阀值,则该像素输出为16’01,否则为8’hff,将像素二值化

其实现过程:
1、将模板Gx分为正值和负值累加,当正值大于负值时,则正值减去负值,否则是负值减去正值
2、同理模板Gy也是如此,然后在得出的值分别进行平方,在进行累加求和
3、最后对该值进行开平方(开平方可用cordic算法转化sqrt,也可以调用ip核)
4、得到开平方的值进行与阀值比较,将像素二值化

11、图像膨胀
在sobel检测之下,其公式:
在这里插入图片描述

求像素的最大值,进行输出
其矩阵模型为3x3
实现方法:
设置9个cnt值做排序标识,让矩阵中的值对另外8个值进行比较,其中标识值为8的,就代表其值为最大值

12、图像腐蚀
在sobel检测之下,其公式为:
在这里插入图片描述

求像素的最大值,进行输出
其矩阵模型为3x3
实现方法:
设置9个cnt值做排序标识,让矩阵中的值对另外8个值进行比较,其中标识值为0的,就代表其值为最小值

13、开运算
其原理过程是先腐蚀后膨胀的过程,其公式:
在这里插入图片描述

其实现过程:
在矩阵3x3中:
1、先进行缓存3行像素点(640)
2、在对3行像素点安顺序各取三个值进行取最小值输出像素
3、将输出最小值的像素在进行缓存3行(640)
4、在对这3行像素点安顺序各取三个值,进行取最大值,输出像素值,则该算法完成

14、闭运算
其原理过程是先膨胀后腐蚀的过程,其公式:
在这里插入图片描述

其实现过程:
在矩阵3x3中:
5、先进行缓存3行像素点(640)
6、在对3行像素点安顺序各取三个值进行取最大值输出像素
7、将输出最大值的像素在进行缓存3行(640)
8、在对这3行像素点安顺序各取三个值,进行取最小值,输出像素值,则该算法完成

15、Tophat 形态学滤波
其公式为:
在这里插入图片描述
矩阵为:3x3
其工作原理是,先对3x3像素矩阵进行开运算,比较值取p(4),当p(4)>=open(p(i))时,则Gxy = p(4) - open(p(i)),否则Gxy = 0 或者其他定义值

16、RAW8转RGB888
选取矩阵:2x2
Cmos像机结构:GB/RG
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以G2为基准点,则该公式为:
在这里插入图片描述

则实现方法:
1、先缓存2行数据(640)
2、各读取2个数据
3、对值进行分配为:
偶数行\偶数列、偶数行\奇数列、奇数行\偶数列、奇数行\奇数列
4、输出各组8位颜色

17、彩色图形进行均值滤波
矩阵:3x3
先将RAW8转RGB888三原色输出,然后在对其每个原色进行缓存3行,在进行取和输出,该和值乘(1024/9)113值,最后将该值进行右移10位,则是最终像素输出

18、Alpha 背景叠加
其效果实现是出现背景半透明状态
公式为:
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19、直方图灰度拉伸算法
矩阵:2x2
在这里插入图片描述

实现方法:
缓存2个小于255的数,为最小值;缓存2个大于0的数为最大值;进行比较,用最大值减去最小值。做为查找表的标号;255/(B-A)部分做成查找表e
最后g(x,y)= e * (f(x,y)-min值)

20、白/晚自动曝光与增益算法

在这里插入图片描述
21、自动白平衡算法
百平衡算法有:灰度世界法、完美反射法、动态阀值法
现实现方法为:灰度世界法
原理:灰度世界法(Gray World)是以灰度世界的假设为基础的,假设一张图片具有大量的色彩变化,R\G\B 三分量的平均值趋于同一个灰度值 K。下面给出 K 的计算方法。
则公式为:
在这里插入图片描述
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实现思路:
1、由于MT9V011摄像机有4个通道,将一帧的图像数据按照奇\偶行\列将4个通道进行分配累加取和
2、在对4个通道的数据进行取平均值,并且要除以4,每个通道的数据占一帧图像的四分之一
3、在将4个通道的数据累加取和,并对其进行取平均值K
4、将4个通道的数据,都进行取倒数的查找表s
5、输出最终值:
R = R(原)ks
G= G(原)ks
B = B(原)ks

标签:3x3,输出,缓存,fpga,矩阵,像素,算法,图像处理,进行
来源: https://blog.csdn.net/qq_39633876/article/details/114024785