基于FPGA與DSP的實時視頻圖像偏色校正系統(tǒng)

1、基于FPGA與DSP的實時視頻圖像偏色校正系統(tǒng)摘 要： 提出一種基于FPGA與DSP的實時視頻圖像偏色校正系統(tǒng)，包括數(shù)字視頻解碼芯片、FPGA、DSP以及數(shù)字視頻編碼芯片。該系統(tǒng)能以一種格式接收視頻圖像信號并以一樣的格式輸出，輸出偏色校正后的視頻信號相比輸入的視頻信號而言，延遲非常小，實時性強，是一種較為實用的視頻圖像偏色校正系統(tǒng)。關鍵詞： 實時系統(tǒng)； 顏色校正； 顏色恒常性； FPGA0 引 言通過可見光成像系統(tǒng)采集的視頻圖像往往因為環(huán)境光照的影響存在偏色的問題，這是因為成像系統(tǒng)不可以對變化的環(huán)境光照條件做出對應的光譜響應，使得圖像的顏色范圍發(fā)生了偏移，也引起了圖像偏色。因此，需要利用視頻圖

2、像偏色校正技術對圖像的顏色范圍進展實時調整，使其與人眼視覺系統(tǒng)對場景真實顏色的感知相吻合，這對于可見光成像系統(tǒng)成像質量的進步有著重要的意義。雖然現(xiàn)有技術中偏色校正的方法較多，但是實時視頻圖像偏色校正系統(tǒng)并沒有成熟型號產品。偏色校正系統(tǒng)多采用將圖像采集到計算機后在計算機上進展偏色校正的方案，該方案需要依賴于計算機，給實際應用帶來諸多不便，具有很大的局限性。針對此問題，本文提出一種基于FPGA與DSP的實時視頻圖像偏色校正系統(tǒng)，該系統(tǒng)對灰度世界假設方法3進展了實現(xiàn)，利用上一幀計算得到的偏色校正系數(shù)對下一幀進展偏色校正，不僅不需要對一幀圖像進展存儲，而且使得輸出的偏色校正后的視頻信號相比輸入的視頻信

3、號延遲非常小，實時性強，可有效進步可見光成像系統(tǒng)的成像質量。1 系統(tǒng)組成由于灰度世界假設方法的計算過程與其他偏色校正方法相比相對簡單，且校正效果與人眼視覺感知非常一致，因此，提出的偏色校正系統(tǒng)通過協(xié)同F(xiàn)PGA與DSP對灰度世界假設方法進展了實現(xiàn)。其中，F(xiàn)PGA用于實現(xiàn)該方法中的像素累加和偏色校正部分，DSP用于實現(xiàn)偏色校正系數(shù)的計算。接下來，將詳細闡述各個實現(xiàn)環(huán)節(jié)。2 實現(xiàn)步驟偏色校正系統(tǒng)詳細的實現(xiàn)步驟為：步驟1：輸入的CameraLink格式彩色數(shù)字視頻信號經數(shù)字視頻解碼芯片解碼后分解為彩色RGB信號R7：0、G7：0、B7：0、幀同步F1、行同步L1、像素時鐘信號CLK1傳遞給FPGA。步

4、驟2：在FPGA中，彩色RGB信號R7：0、G7：0、B7：0在幀同步F1、行同步L1、像素時鐘信號CLK1的控制下用于像素累加計算出3個累加數(shù)SR31：0、SG31：0、SB31：0，而后，SR31：0、SG31：0、SB31：0伴隨FPGA產生的中斷信號INT傳遞給DSP，3個累加數(shù)的計算公式為：式中：除以256通過右移8位來實現(xiàn)。步驟5：數(shù)字視頻編碼芯片將校正后的彩色RGB信號R7：0、G7：0、B7：0、幀同步F2、行同步L2、像素時鐘信號CLK2編碼并形成CameraLink格式彩色數(shù)字視頻信號輸出。至此，完成偏色校正過程。3 實驗結果本文提出的偏色校正系統(tǒng)利用FPGA與DSP協(xié)作實

5、現(xiàn)了基于灰度世界假設的偏色校正方法，可以將視頻圖像的顏色范圍校正到與人眼對場景真實顏色的視覺感知相吻合，并且能以一種格式接收視頻圖像信號并以一樣的格式輸出，易于將其集成到一個系統(tǒng)中，而不用對系統(tǒng)的接口進展更改。此外，該系統(tǒng)輸出的偏色校正后的視頻信號相比輸入的視頻信號而言，延遲非常小，實時性強。參考文獻1 CARDEI V， FUNT B， BARND K. White point estimation for uncalibrated images C/ Proceedings of the 7th Color Imaging Conference. Scottsdale， USA： s.n.， 1999： 97?100.6 GAO S， YANG K， LI C， et al. A color constancy model with double?opponency mechanisms C/ Proceedings of IEEE International Conference on Comput