本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

人類傳遞信息的主要媒介是語言和圖像。據(jù)統(tǒng)計在人類接受的各種信息中視覺信息占80%，所以圖像信息是十分重要的信息傳遞媒體和方式。圖像傳遞系統(tǒng)包括圖像采集、圖像壓縮、圖像編碼、圖像存儲、圖像通信、圖像顯示這六個部分。在實際應(yīng)用中每個部分都有可能導(dǎo)致圖像品質(zhì)變差，使圖像傳遞的信息無法被正常讀取和識別。例如，在采集圖像過程中由于光照環(huán)境或物體表面反光等原因造成圖像整體光照不均，或是圖像采集系統(tǒng)在采集過程中由于機械設(shè)備的緣故無法避免的加入采集噪聲，或是圖像顯示設(shè)備的局限性造成圖像顯示層次感降低或顏色減少等等。因此研究快速且有效地圖像增強算法成為推動圖像分析和圖像理解領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵內(nèi)容之一。

圖像增強處理是數(shù)字圖像處理的一個重要分支。很多由于場景條件的影響圖像拍攝的視覺效果不佳，這就需要圖像增強技術(shù)來改善人的視覺效果，比如突出圖像中目標(biāo)物體的某些特點、從數(shù)字圖像中提取目標(biāo)物的特征參數(shù)等等，這些都有利于對圖像中目標(biāo)的識別、跟蹤和理解。圖像增強處理主要內(nèi)容是突出圖像中感興趣的部分，減弱或去除不需要的信息。這樣使有用信息得到加強，從而得到一種更加實用的圖像或者轉(zhuǎn)換成一種更適合人或機器進行分析處理的圖像。圖像增強的應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣闊并涉及各種類型的圖像。例如，在軍事應(yīng)用中，增強紅外圖像提取我方感興趣的敵軍目標(biāo)；在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，增強X射線所拍攝的患者腦部、胸部圖像確定病癥的準(zhǔn)確位置；在空間應(yīng)用中，對用太空照相機傳來的月球圖片進行增強處理改善圖像的質(zhì)量；在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，增強遙感圖像了解農(nóng)作物的分布；在交通應(yīng)用中，對大霧天氣圖像進行增強，加強車牌、路標(biāo)等重要信息進行識別；在數(shù)碼相機中，增強彩色圖像可以減少光線不均、顏色失真等造成的圖像退化現(xiàn)象。

圖像在采集過程中不可避免地會受到傳感器靈敏度、噪聲干擾以及模數(shù)轉(zhuǎn)化時量化問題等因素影響而導(dǎo)致圖像無法達到人眼的視覺效果，為了實現(xiàn)人眼觀察或者機器自動分析的目的，對原始圖像所做的改善行為，就被稱作圖像增強技術(shù)。因此圖像增強技術(shù)雖然是改善圖像質(zhì)量的通用方法，但是它也同樣帶有針對性，它必須是針對某一特定的需要而采用的特定的算法來實現(xiàn)圖像質(zhì)量的改善。

圖像增強技術(shù)根據(jù)各種不同目的而產(chǎn)生了多種算法，根據(jù)處理空間的不同把這些算法分為基于空間域的圖像增強算法和基于變換域的圖像增強算法?；诳臻g域的圖像增強算法又可以分為空域的變換增強算法、空域的濾波增強算法以及空域的彩色增強算法；基于變換域的圖像增強算法可以分為頻率域平滑增強算法、頻率域的銳化增強算法以及頻域彩色增強算法。。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強設(shè)備及方法，本發(fā)明具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、運行速度快和增強效果好等優(yōu)點。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括：芯片；所述芯片分別信號連接于第一配置單元、同步動態(tài)隨機存儲器、時鐘源、PCI總線、接口電路、解串單元、通用擴展接口和連接器；所述解串單元信號連接于連接器；所述接口電路分別信號連接于連接器和電平轉(zhuǎn)換接口；所述解串單元信號連接于連接器；所述電平轉(zhuǎn)換接口信號連接于RS232接口；所述第一配置單元信號連接于電源單元；所述電源單元信號連接于同步動態(tài)隨機存儲器；所述PCI總線分別信號連接于時鐘源和第二配置單元。

所述芯片包括：判斷模塊、減法模塊、乘法模塊、加法模塊和移位模塊；所述判斷模塊分別信號連接于減法模塊和乘法模塊，用于對圖像數(shù)據(jù)進行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果將圖像數(shù)據(jù)分為三個區(qū)間；所述減法模塊信號連接于乘法模塊，用于對三個區(qū)間的圖像數(shù)據(jù)進行減法操作；所述乘法模塊信號連接于移位模塊，用于將減法運算后的圖像數(shù)據(jù)與定點后的系數(shù)進行定點相乘，將處理后的結(jié)果發(fā)送至移位模塊；所述移位模塊信號連接于累加模塊，用于對接收到的圖像數(shù)據(jù)進行移位操作，將操作后的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至累加模塊，所述累加模塊，用于對接收到的圖像數(shù)據(jù)進行累加操作，將操作后的圖像數(shù)據(jù)進行輸出。

所述連接器還連接有外接CCD攝像頭，用于采集原始圖像數(shù)據(jù)的采集；所述第一配置單元包括：JTAG配置模塊和AS配置模塊；所述JTAG配置模塊，用于對JTAG接口進行配置；所述AS配置模塊，用于對AS接口進行配置；所述第二配置單元為PCI配置單元，用于對PCI總線進行配置。

所述解串單元，用于將連接器發(fā)送過來的串行原始圖像數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為并行原始圖像數(shù)據(jù)信息；所述并行原始圖像數(shù)據(jù)信息包括：圖像數(shù)據(jù)信息、同步數(shù)據(jù)信息和同步時鐘信息。

一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：系統(tǒng)啟動，對系統(tǒng)進行初始化操作，時鐘源設(shè)定原始時鐘信號；

步驟2：上位機設(shè)定四個參數(shù)：、、和；上位機將這四個參數(shù)進行定點化，然后將定點化后的四個參數(shù)通過PCI總線發(fā)送至送至圖像增強設(shè)備；圖像增強設(shè)備接收所述四個系數(shù)，其存儲入同步動態(tài)隨機存儲器；

步驟3：上位機設(shè)定三個參數(shù) 、和；設(shè)定三個移位參數(shù)： 、和；通過PCI總線將這些參數(shù)發(fā)送至圖像增強設(shè)備；圖像增強設(shè)備接收所述參數(shù)，將其存儲入同步動態(tài)隨機存儲器；

步驟4：圖像增強設(shè)備通過外接CCD攝像頭采集原始的圖像數(shù)據(jù)信息；芯片根據(jù)同步動態(tài)隨機存儲器中的數(shù)據(jù)信息對接收到的原始圖像數(shù)據(jù)信息進行增強處理，將增強處理后的圖像數(shù)據(jù)信息存儲入同步動態(tài)隨機存儲器，同時將處理后的圖像數(shù)據(jù)信息發(fā)送至上位機。

所述圖像增強設(shè)備對原始圖像數(shù)據(jù)信息進行增強的方法包括以下步驟：

步驟1：芯片中的判斷模塊對接收到的原始圖像數(shù)據(jù)信息進行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果把圖像數(shù)據(jù)分為3個區(qū)間；

步驟2：芯片中的減法模塊對每個區(qū)間內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)信息做相應(yīng)的減法；

步驟3：芯片中的乘法模塊將做減法處理后的圖像數(shù)據(jù)信息和定點后的系數(shù)進行定點相乘；

步驟4：芯片中的移位模塊對定點相乘后的圖像數(shù)據(jù)進行移位操作，然后通過累加輸出結(jié)果。

所述判斷模塊將原始圖像數(shù)據(jù)信息劃分為三個區(qū)間的劃分方法為：根據(jù)上位機發(fā)送過來的灰度界限值： 和 ，以及原始圖像數(shù)據(jù)信息中的灰度值與 和 的大小關(guān)系，采用如下公式進行劃分：

。

采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明產(chǎn)生了以下有益效果：

1、結(jié)構(gòu)簡單，成本低：本發(fā)明的圖像增強設(shè)備，大幅度簡化了傳統(tǒng)的圖像增強設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本低。

2、運行速度快：采用PCI總線將圖像增強設(shè)備和上位機進行連接，滿足了高速采集的要求；另外，在對原始圖像數(shù)據(jù)信息進行采集的過程中，采用解串單元對原始圖像數(shù)據(jù)信息進行解串，解串后的圖像信息處理起來效率更高。

3、增強效果好：設(shè)計了創(chuàng)新的圖像增強算法，將圖像進行劃分后，針對灰度值的不同范圍進行不同的增強，使得增強效果更好。并且，根據(jù)增強的效果，工作人員可以實時在上位機中調(diào)整相關(guān)參數(shù)，保證增強后的圖像滿足自己的要求。

4、集圖像采集和圖像增強為一體：本發(fā)明的圖像增強設(shè)備，可以外接CCD攝像機進行原始圖像采集，同時自行進行圖像采集和圖像增強。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強設(shè)備及方法的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

本發(fā)明實施例1中提供了一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強設(shè)備及方法，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括：芯片；所述芯片分別信號連接于第一配置單元、同步動態(tài)隨機存儲器、時鐘源、PCI總線、接口電路、解串單元、通用擴展接口和連接器；所述解串單元信號連接于連接器；所述接口電路分別信號連接于連接器和電平轉(zhuǎn)換接口；所述解串單元信號連接于連接器；所述電平轉(zhuǎn)換接口信號連接于RS232接口；所述第一配置單元信號連接于電源單元；所述電源單元信號連接于同步動態(tài)隨機存儲器；所述PCI總線分別信號連接于時鐘源和第二配置單元。

所述芯片包括：判斷模塊、減法模塊、乘法模塊、加法模塊和移位模塊；所述判斷模塊分別信號連接于減法模塊和乘法模塊，用于對圖像數(shù)據(jù)進行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果將圖像數(shù)據(jù)分為三個區(qū)間；所述減法模塊信號連接于乘法模塊，用于對三個區(qū)間的圖像數(shù)據(jù)進行減法操作；所述乘法模塊信號連接于移位模塊，用于將減法運算后的圖像數(shù)據(jù)與定點后的系數(shù)進行定點相乘，將處理后的結(jié)果發(fā)送至移位模塊；所述移位模塊信號連接于累加模塊，用于對接收到的圖像數(shù)據(jù)進行移位操作，將操作后的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至累加模塊，所述累加模塊，用于對接收到的圖像數(shù)據(jù)進行累加操作，將操作后的圖像數(shù)據(jù)進行輸出。

所述連接器還連接有外接CCD攝像頭，用于采集原始圖像數(shù)據(jù)的采集；所述第一配置單元包括：JTAG配置模塊和AS配置模塊；所述JTAG配置模塊，用于對JTAG接口進行配置；所述AS配置模塊，用于對AS接口進行配置；所述第二配置單元為PCI配置單元，用于對PCI總線進行配置。

所述解串單元，用于將連接器發(fā)送過來的串行原始圖像數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為并行原始圖像數(shù)據(jù)信息；所述并行原始圖像數(shù)據(jù)信息包括：圖像數(shù)據(jù)信息、同步數(shù)據(jù)信息和同步時鐘信息。

本發(fā)明實施例2中提供了一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強設(shè)備及方法：

一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：系統(tǒng)啟動，對系統(tǒng)進行初始化操作，時鐘源設(shè)定原始時鐘信號；

步驟2：上位機設(shè)定四個參數(shù)： 、 、 和 ；上位機將這四個參數(shù)進行定點化，然后將定點化后的四個參數(shù)通過PCI總線發(fā)送至送至圖像增強設(shè)備；圖像增強設(shè)備接收所述四個系數(shù)，其存儲入同步動態(tài)隨機存儲器；

步驟3：上位機設(shè)定三個參數(shù)、 和 ；設(shè)定三個移位參數(shù)： 、 QUOTE 和 ；通過PCI總線將這些參數(shù)發(fā)送至圖像增強設(shè)備；圖像增強設(shè)備接收所述參數(shù)，將其存儲入同步動態(tài)隨機存儲器；

步驟4：圖像增強設(shè)備通過外接CCD攝像頭采集原始的圖像數(shù)據(jù)信息；芯片根據(jù)同步動態(tài)隨機存儲器中的數(shù)據(jù)信息對接收到的原始圖像數(shù)據(jù)信息進行增強處理，將增強處理后的圖像數(shù)據(jù)信息存儲入同步動態(tài)隨機存儲器，同時將處理后的圖像數(shù)據(jù)信息發(fā)送至上位機。

所述圖像增強設(shè)備對原始圖像數(shù)據(jù)信息進行增強的方法包括以下步驟：

步驟1：芯片中的判斷模塊對接收到的原始圖像數(shù)據(jù)信息進行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果把圖像數(shù)據(jù)分為3個區(qū)間；

步驟2：芯片中的減法模塊對每個區(qū)間內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)信息做相應(yīng)的減法；

步驟3：芯片中的乘法模塊將做減法處理后的圖像數(shù)據(jù)信息和定點后的系數(shù)進行定點相乘；

步驟4：芯片中的移位模塊對定點相乘后的圖像數(shù)據(jù)進行移位操作，然后通過累加輸出結(jié)果。

所述判斷模塊將原始圖像數(shù)據(jù)信息劃分為三個區(qū)間的劃分方法為：根據(jù)上位機發(fā)送過來的灰度界限值： 和 ，以及原始圖像數(shù)據(jù)信息中的灰度值與 和 的大小關(guān)系，采用如下公式進行劃分：

。

本發(fā)明實施例3中提供了一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強設(shè)備及方法，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括：芯片；所述芯片分別信號連接于第一配置單元、同步動態(tài)隨機存儲器、時鐘源、PCI總線、接口電路、解串單元、通用擴展接口和連接器；所述解串單元信號連接于連接器；所述接口電路分別信號連接于連接器和電平轉(zhuǎn)換接口；所述解串單元信號連接于連接器；所述電平轉(zhuǎn)換接口信號連接于RS232接口；所述第一配置單元信號連接于電源單元；所述電源單元信號連接于同步動態(tài)隨機存儲器；所述PCI總線分別信號連接于時鐘源和第二配置單元。

所述芯片包括：判斷模塊、減法模塊、乘法模塊、加法模塊和移位模塊；所述判斷模塊分別信號連接于減法模塊和乘法模塊，用于對圖像數(shù)據(jù)進行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果將圖像數(shù)據(jù)分為三個區(qū)間；所述減法模塊信號連接于乘法模塊，用于對三個區(qū)間的圖像數(shù)據(jù)進行減法操作；所述乘法模塊信號連接于移位模塊，用于將減法運算后的圖像數(shù)據(jù)與定點后的系數(shù)進行定點相乘，將處理后的結(jié)果發(fā)送至移位模塊；所述移位模塊信號連接于累加模塊，用于對接收到的圖像數(shù)據(jù)進行移位操作，將操作后的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至累加模塊，所述累加模塊，用于對接收到的圖像數(shù)據(jù)進行累加操作，將操作后的圖像數(shù)據(jù)進行輸出。

所述連接器還連接有外接CCD攝像頭，用于采集原始圖像數(shù)據(jù)的采集；所述第一配置單元包括：JTAG配置模塊和AS配置模塊；所述JTAG配置模塊，用于對JTAG接口進行配置；所述AS配置模塊，用于對AS接口進行配置；所述第二配置單元為PCI配置單元，用于對PCI總線進行配置。

所述解串單元，用于將連接器發(fā)送過來的串行原始圖像數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為并行原始圖像數(shù)據(jù)信息；所述并行原始圖像數(shù)據(jù)信息包括：圖像數(shù)據(jù)信息、同步數(shù)據(jù)信息和同步時鐘信息。

一種基于空間域圖像增強技術(shù)的圖像增強方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：系統(tǒng)啟動，對系統(tǒng)進行初始化操作，時鐘源設(shè)定原始時鐘信號；

步驟2：上位機設(shè)定四個參數(shù)： 、、 和；上位機將這四個參數(shù)進行定點化，然后將定點化后的四個參數(shù)通過PCI總線發(fā)送至送至圖像增強設(shè)備；圖像增強設(shè)備接收所述四個系數(shù)，其存儲入同步動態(tài)隨機存儲器；

步驟3：上位機設(shè)定三個參數(shù) 、 和 ；設(shè)定三個移位參數(shù)： 、和 ；通過PCI總線將這些參數(shù)發(fā)送至圖像增強設(shè)備；圖像增強設(shè)備接收所述參數(shù)，將其存儲入同步動態(tài)隨機存儲器；

步驟4：圖像增強設(shè)備通過外接CCD攝像頭采集原始的圖像數(shù)據(jù)信息；芯片根據(jù)同步動態(tài)隨機存儲器中的數(shù)據(jù)信息對接收到的原始圖像數(shù)據(jù)信息進行增強處理，將增強處理后的圖像數(shù)據(jù)信息存儲入同步動態(tài)隨機存儲器，同時將處理后的圖像數(shù)據(jù)信息發(fā)送至上位機。

所述圖像增強設(shè)備對原始圖像數(shù)據(jù)信息進行增強的方法包括以下步驟：

步驟1：芯片中的判斷模塊對接收到的原始圖像數(shù)據(jù)信息進行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果把圖像數(shù)據(jù)分為3個區(qū)間；

步驟2：芯片中的減法模塊對每個區(qū)間內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)信息做相應(yīng)的減法；

步驟3：芯片中的乘法模塊將做減法處理后的圖像數(shù)據(jù)信息和定點后的系數(shù)進行定點相乘；

步驟4：芯片中的移位模塊對定點相乘后的圖像數(shù)據(jù)進行移位操作，然后通過累加輸出結(jié)果。

所述判斷模塊將原始圖像數(shù)據(jù)信息劃分為三個區(qū)間的劃分方法為：根據(jù)上位機發(fā)送過來的灰度界限值： 和 ，以及原始圖像數(shù)據(jù)信息中的灰度值 與 和 的大小關(guān)系，采用如下公式進行劃分：

QUOTE 。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。