一種基于fpga與dsp的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法，該方法能夠?qū)⒁曨l圖像的顏色范圍校正到與人眼對(duì)場(chǎng)景真實(shí)顏色的視覺感知相吻合，利用上一幀計(jì)算得到的偏色校正系數(shù)用于下一幀進(jìn)行偏色校正，不僅不需要對(duì)一幀圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，而且使得輸出的偏色校正后的視頻信號(hào)相比輸入的視頻信號(hào)延遲非常小，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可有效提高可見光成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量，同時(shí)解決了基于計(jì)算機(jī)的偏色校正裝置在實(shí)際應(yīng)用中存在局限性的問題。
【專利說明】-種基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于視頻圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖 像偏色校正方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 通過可見光成像系統(tǒng)采集的視頻圖像往往因?yàn)榄h(huán)境光照的影響存在偏色的問題， 這是因?yàn)槌上裣到y(tǒng)不能夠?qū)ψ兓沫h(huán)境光照條件做出對(duì)應(yīng)的光譜響應(yīng)，使得圖像的顏色范 圍發(fā)生了偏移，也即引起了圖像偏色。因此，需要利用視頻圖像偏色校正技術(shù)對(duì)圖像的顏色 范圍進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，使其與人眼視覺系統(tǒng)對(duì)場(chǎng)景真實(shí)顏色的感知相吻合，這對(duì)于可見光成 像系統(tǒng)成像質(zhì)量的提高有著重要的意義。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，文獻(xiàn)"Computational color constancy:Survey and experiments, IEEE Transactions on Image Processing, 2〇(9):2475_24 89,2〇ll"對(duì)多種 偏色校正方法進(jìn)行了綜述和比較。比如，灰度像素假設(shè)方法認(rèn)為平均場(chǎng)景反射分量是沒有 顏色的，并以此假設(shè)為基礎(chǔ)利用輸入圖像的R、G、B三個(gè)分量計(jì)算出偏色校正系數(shù)，進(jìn)而實(shí) 現(xiàn)對(duì)圖像的偏色校正。又如，灰度邊緣假設(shè)方法認(rèn)為場(chǎng)景反射分量的導(dǎo)數(shù)的范數(shù)是沒有顏 色的，而后利用此假設(shè)進(jìn)行偏色校正系數(shù)的估計(jì)。2013年，文獻(xiàn)"A color constancy model with double-opponency mechanisms, IEEE International Conference on Computation Vision"提出了 一種偏色校正系數(shù)的層級(jí)計(jì)算模型，在該模型中，各層級(jí)分別模擬了人眼視 覺系統(tǒng)中從視網(wǎng)膜到初生視覺皮層的顏色處理機(jī)制。在現(xiàn)有的偏色校正方法中，灰度像素 假設(shè)方法具有計(jì)算過程相對(duì)簡(jiǎn)單以及校正效果與人眼視覺感知非常一致等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 雖然現(xiàn)有技術(shù)中偏色校正的方法較多，但是實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正多采用將圖像 采集到計(jì)算機(jī)中而后在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行偏色校正的方案，該方案需要依賴于計(jì)算機(jī)，給實(shí)際 應(yīng)用帶來諸多不便，具有很大的局限性，校正效果也不理想。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法，以解決 基于計(jì)算機(jī)的偏色校正方法在實(shí)際應(yīng)用中存在局限性且校正效果不理想的問題。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視 頻圖像偏色校正方法，具體步驟如下：
[0007] (I)FPGA將接收到的彩色RGB信號(hào)用于像素累加計(jì)算出三個(gè)累加數(shù)SR、SG、SB，并 將SR、SG、SB傳遞給DSP ;
[0008] (2)DSP利用收到的SR、SG、SB計(jì)算出三個(gè)偏色校正系數(shù)11?、16、18，并將其回傳給 FPGA ；
[0009] (3) FPGA在下一幀的彩色RGB信號(hào)到來后，利用從DSP回傳的三個(gè)偏色校正系數(shù) WR、WG、WB對(duì)彩色RGB信號(hào)進(jìn)行偏色校正計(jì)算，得到校正后的彩色RGB信號(hào)。
[0010] 三個(gè)累加數(shù)SR、SG、SB的計(jì)算公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法，其特征在于，具體步驟如下： (1) FPGA將接收到的彩色RGB信號(hào)用于像素累加計(jì)算出三個(gè)累加數(shù)SR、SG、SB，并將SR、 SG、SB傳遞給DSP ; (2) DSP利用收到的SR、SG、SB計(jì)算出三個(gè)偏色校正系數(shù)WR、WG、WB，并將其回傳給 FPGA ； (3) FPGA在下一幀的彩色RGB信號(hào)到來后，利用從DSP回傳的三個(gè)偏色校正系數(shù)WR、 WG、WB對(duì)彩色RGB信號(hào)進(jìn)行偏色校正計(jì)算，得到校正后的彩色RGB信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法，其特征在 于：三個(gè)累加數(shù)SR、SG、SB的計(jì)算公式為：
其中，（i，j)為像素坐標(biāo)，M、N分別代表一幀圖像行、列方向的像素?cái)?shù)量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法，其特征在 于：三個(gè)偏色校正系數(shù)WR、WG、WB的計(jì)算公式為：
tmpR = SR/norm, tmpG = SG/norm, tmpB = SB/norm,
其中，LI表示對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行取整。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法，其特征在 于，所述步驟（4)中偏色校正計(jì)算過程為：

5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法，其特征在 于，所述步驟（1)中FPGA接收到的彩色RGB信號(hào)是通過將輸入的彩色數(shù)字視頻信號(hào)經(jīng)數(shù)字 視頻解碼芯片解碼后分解為彩色RGB信號(hào)、幀同步、行同步、像素時(shí)鐘信號(hào)傳遞給FPGA的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法，其特征在 于，F(xiàn)PGA得到校正后的彩色RGB信號(hào)后，再將幀同步、行同步、像素時(shí)鐘信號(hào)延遲兩個(gè)像素 時(shí)鐘周期，并將校正后的彩色RGB信號(hào)連同延遲后的幀同步、行同步、像素時(shí)鐘信號(hào)一起傳 遞給數(shù)字視頻編碼芯片進(jìn)行編碼輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法，其特征在 于，所述數(shù)字視頻編碼芯片將校正后的彩色RGB信號(hào)、幀同步、行同步、像素時(shí)鐘信號(hào)編碼 并形成彩色數(shù)字視頻信號(hào)輸出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于FPGA與DSP的實(shí)時(shí)視頻圖像偏色校正方法，其特征在 于，輸入到數(shù)字視頻解碼芯片的彩色數(shù)字視頻信號(hào)和數(shù)字視頻編碼芯片輸出的彩色數(shù)字視 頻信號(hào)均為CamerLink格式。
【文檔編號(hào)】H04N1/60GK104333673SQ201410341167
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】吳明軍, 張亞濤, 酒銳波, 孫國棟, 鎖言鵬, 肖佑平, 許建錚 申請(qǐng)人:凱邁（洛陽）測(cè)控有限公司