基於fpga的光纖圖像實時處理方法
2023-06-04 09:09:56
專利名稱：基於fpga的光纖圖像實時處理方法
技術領域：
本發明屬於光纖圖像顯示領域，特別涉及一種基於FPGA的光纖圖像實時處理方法。
背景技術：
目前，在光纖圖像顯示領域的圖像信號分為三個部分:纖芯、包層和背景(即光纖以外的圖像部分)，如圖1所示。在光纖圖像顯示領域，通常採用對圖像信號不加任何處理的直接顯示方式，該顯示方式會存在光纖包層圖像質量不均勻、包層和背景過渡處有尖峰、背景顯示中有水紋、雜散光匯聚成光斑等問題。圖像質量不均勻、尖峰、水紋、光斑等問題，影響圖像判斷和圖像識別的準確率。
發明內容
本發明所要解決的問題就是針對光纖圖像信號進行實時採集，提出一種基於FPGA的光纖圖像實時處理方法，區分出光纖的背景信號、包層信號、纖芯信號，並採用不同的算法對其進行處理，從而解決目前光纖圖像顯示中出現的諸多問題。本發明所採用的技術方案是:
一種基於FPGA的光纖圖像實時處理方法，其特徵在於，包括有以下步驟:
(1)對屏幕中一幀圖像信號中某一列的整列數據信號進行分析，計算出光纖包層的上邊緣所對應的行數，然後再針對該包層中某一行像素信號進行分析，計算出光纖端面的列數，再通過對光纖特性的分析，計算出光纖纖芯的區域；
(2)通過大量實驗獲取光纖顯示圖像中背景、包層和纖芯的亮度信號值，確保該數據具有普遍性，通過對所述背景、包層和纖芯的亮度信號值的分析，將纖芯區域內亮度的最小值來代替光纖的背景亮度值，記為g ;
(3)獲取光纖顯示圖像中水紋和雜散形成的光斑區域的亮度值，作為判決的富裕度；
(4)根據不同的區域採用不同的判決標準對圖像信號的數值進行修正，最終實現背景亮度的歸一化處理、光纖包層和背景亮度的平滑過渡、包層亮度的歸一化處理、纖芯的完美顯示；
(5)通過FPGA對高速實時圖像信號的處理，可判斷出當前數據是否處於纖芯區域，如果處於纖芯區域，將當前數據直接送顯示，用於保留纖芯的實際信息和背景判決的原始數據；如果處於非纖芯區域，並且當前數據大於某一固定值，則使用數值為g的亮度值來代替當前數據，然後將數據送液晶顯示，用於消除包層和背景過渡處的尖峰以及水印、雜散光匯聚成光斑；如果當前數據小於某一固定值，則使用包層平均亮度值來代替當前數據，用於消除包層中圖像亮度不均勻的問題；其餘的數據採用直接送液晶顯示，用於保證背景和包層亮度的平滑過渡，防止尖峰出現。本發明的有益效果是:
本發明利用可編程的FPGA器件實現對光纖圖像的實時處理，提高圖像質量，提高圖像判斷和圖像識別的準確率。
下面結合附圖和實施方式對本發明進一步說明。圖1是光纖圖像顯示畫面。圖2是光纖原始圖像中一列數據曲線圖。圖3是光纖原始圖像經處理後一列數據曲線圖。圖4是光纖圖像處理前後對比圖。圖2中連續曲線為一列圖像信號的曲線圖，兩個橢圓I標示區域代表光纖顯示背景(右側背景中有光斑)，兩個橢圓2標示處是包層和背景過渡處(有尖峰)，兩個橢圓3標示出來部分代表光纖包層(中間亮度不均勻)，橢圓4標示出來的曲線部分代表光纖的纖芯區域。
具體實施例方式一種基於FPGA的光纖圖像實時處理方法，其特徵在於，包括有以下步驟: (1)對屏幕中一幀圖像信號中某一列的整列數據信號進行分析，如圖1中Signall的分析，計算出光纖包層的上邊緣所對應的行數，然後再針對該包層中某一行像素信號進行分析，如圖1中signal2的分析，計算出光纖端面的列數，再通過對光纖特性的分析，計算出光纖纖芯的區域，如圖1中虛線所示；
(2)通過大量實驗獲取圖2中光纖顯示圖像中背景、包層和纖芯的亮度信號值，確保該數據具有普遍性，通過對所述背景、包層和纖芯的亮度信號值的分析，將纖芯區域內亮度的最小值來代替光纖的背景亮度值，記為g ;
(3)獲取光纖顯示圖像中水紋和雜散形成的光斑區域的亮度值，作為判決的富裕度；
(4)根據不同的區域採用不同的判決標準對圖像信號的數值進行修正，最終實現背景亮度的歸一化處理、光纖包層和背景亮度的平滑過渡、包層亮度的歸一化處理、纖芯的完美顯示；
(5)通過FPGA對高速實時圖像信號的處理，可判斷出當前數據是否處於纖芯區域，如果處於纖芯區域，將當前數據直接送顯示，用於保留纖芯的實際信息和背景判決的原始數據；如果處於非纖芯區域，並且當前數據大於某一固定值，則使用數值為g的亮度值來代替當前數據，然後將數據送液晶顯示，用於消除包層和背景過渡處的尖峰以及水印、雜散光匯聚成光斑；如果當前數據小於某一固定值，則使用包層平均亮度值來代替當前數據，用於消除包層中圖像亮度不均勻的問題；其餘的數據採用直接送液晶顯示，用於保證背景和包層亮度的平滑過渡，防止尖峰出現，處理後的圖像如圖3所示。
權利要求
1.一種基於FPGA的光纖圖像實時處理方法，其特徵在於，包括有以下步驟: (1)對屏幕中一幀圖像信號中某一列的整列數據信號進行分析，計算出光纖包層的上邊緣所對應的行數，然後再針對該包層中某一行像素信號進行分析，計算出光纖端面的列數，再通過對光纖特性的分析，計算出光纖纖芯的區域； (2)通過大量實驗獲取光纖顯示圖像中背景、包層和纖芯的亮度信號值，確保該數據具有普遍性，通過對所述背景、包層和纖芯的亮度信號值的分析，將纖芯區域內亮度的最小值來代替光纖的背景亮度值，記為g ; (3)獲取光纖顯示圖像中水紋和雜散形成的光斑區域的亮度值，作為判決的富裕度； (4)根據不同的區域採用不同的判決標準對圖像信號的數值進行修正，最終實現背景亮度的歸一化處理、光纖包層和背景亮度的平滑過渡、包層亮度的歸一化處理、纖芯的完美顯示； (5)通過FPGA對高速實時圖像信號的處理，可判斷出當前數據是否處於纖芯區域，如果處於纖芯區域，將當前數據直接送顯示，用於保留纖芯的實際信息和背景判決的原始數據；如果處於非纖芯區域，並且當前數據大於某一固定值，則使用數值為g的亮度值來代替當前數據，然後將數據送液晶顯示；如果當前數據小於某一固定值，則使用包層平均亮度值來代替當前數據；其餘的數據採用 直接送液晶顯示。
全文摘要
本發明公開了一種基於FPGA的光纖圖像實時處理方法,通過對光纖圖像的實時處理，區分出屏幕中纖芯的位置區域，實施背景、包層、纖芯三者亮度值分析，針對當前的數據處於背景、包層還是纖芯區域，然後實施不同算法對圖像處理，從而解決光纖包層圖像質量不均勻、包層和背景過渡處有尖峰、背景顯示中有水紋、雜散光匯聚成光斑等問題。本發明利用可編程的FPGA器件實現對光纖圖像的實時處理，提高圖像質量，提高圖像判斷和圖像識別的準確率。
文檔編號G09G5/10GK103218991SQ201310109709
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月29日 優先權日2013年3月29日
發明者楊小光, 張偉, 尚守峰, 孫海華 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所