专利名称：基于fpga的光纤图像实时处理方法
技术领域：
本发明属于光纤图像显示领域，特别涉及一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法。
背景技术：
目前，在光纤图像显示领域的图像信号分为三个部分:纤芯、包层和背景(即光纤以外的图像部分)，如图1所示。在光纤图像显示领域，通常采用对图像信号不加任何处理的直接显示方式，该显示方式会存在光纤包层图像质量不均匀、包层和背景过渡处有尖峰、背景显示中有水纹、杂散光汇聚成光斑等问题。图像质量不均匀、尖峰、水纹、光斑等问题，影响图像判断和图像识别的准确率。
发明内容
本发明所要解决的问题就是针对光纤图像信号进行实时采集，提出一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法，区分出光纤的背景信号、包层信号、纤芯信号，并采用不同的算法对其进行处理，从而解决目前光纤图像显示中出现的诸多问题。本发明所采用的技术方案是:
一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法，其特征在于，包括有以下步骤:
(1)对屏幕中一帧图像信号中某一列的整列数据信号进行分析，计算出光纤包层的上边缘所对应的行数，然后再针对该包层中某一行像素信号进行分析，计算出光纤端面的列数，再通过对光纤特性的分析，计算出光纤纤芯的区域；
(2)通过大量实验获取光纤显示图像中背景、包层和纤芯的亮度信号值，确保该数据具有普遍性，通过对所述背景、包层和纤芯的亮度信号值的分析，将纤芯区域内亮度的最小值来代替光纤的背景亮度值，记为g ;
(3)获取光纤显示图像中水纹和杂散形成的光斑区域的亮度值，作为判决的富裕度；
(4)根据不同的区域采用不同的判决标准对图像信号的数值进行修正，最终实现背景亮度的归一化处理、光纤包层和背景亮度的平滑过渡、包层亮度的归一化处理、纤芯的完美显示；
(5)通过FPGA对高速实时图像信号的处理，可判断出当前数据是否处于纤芯区域，如果处于纤芯区域，将当前数据直接送显示，用于保留纤芯的实际信息和背景判决的原始数据；如果处于非纤芯区域，并且当前数据大于某一固定值，则使用数值为g的亮度值来代替当前数据，然后将数据送液晶显示，用于消除包层和背景过渡处的尖峰以及水印、杂散光汇聚成光斑；如果当前数据小于某一固定值，则使用包层平均亮度值来代替当前数据，用于消除包层中图像亮度不均匀的问题；其余的数据采用直接送液晶显示，用于保证背景和包层亮度的平滑过渡，防止尖峰出现。本发明的有益效果是:
本发明利用可编程的FPGA器件实现对光纤图像的实时处理，提高图像质量，提高图像判断和图像识别的准确率。
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。图1是光纤图像显示画面。图2是光纤原始图像中一列数据曲线图。图3是光纤原始图像经处理后一列数据曲线图。图4是光纤图像处理前后对比图。图2中连续曲线为一列图像信号的曲线图，两个椭圆I标示区域代表光纤显示背景(右侧背景中有光斑)，两个椭圆2标示处是包层和背景过渡处(有尖峰)，两个椭圆3标示出来部分代表光纤包层(中间亮度不均匀)，椭圆4标示出来的曲线部分代表光纤的纤芯区域。
具体实施例方式一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法，其特征在于，包括有以下步骤: (1)对屏幕中一帧图像信号中某一列的整列数据信号进行分析，如图1中Signall的分析，计算出光纤包层的上边缘所对应的行数，然后再针对该包层中某一行像素信号进行分析，如图1中signal2的分析，计算出光纤端面的列数，再通过对光纤特性的分析，计算出光纤纤芯的区域，如图1中虚线所示；
(2)通过大量实验获取图2中光纤显示图像中背景、包层和纤芯的亮度信号值，确保该数据具有普遍性，通过对所述背景、包层和纤芯的亮度信号值的分析，将纤芯区域内亮度的最小值来代替光纤的背景亮度值，记为g ;
(3)获取光纤显示图像中水纹和杂散形成的光斑区域的亮度值，作为判决的富裕度；
(4)根据不同的区域采用不同的判决标准对图像信号的数值进行修正，最终实现背景亮度的归一化处理、光纤包层和背景亮度的平滑过渡、包层亮度的归一化处理、纤芯的完美显示；
(5)通过FPGA对高速实时图像信号的处理，可判断出当前数据是否处于纤芯区域，如果处于纤芯区域，将当前数据直接送显示，用于保留纤芯的实际信息和背景判决的原始数据；如果处于非纤芯区域，并且当前数据大于某一固定值，则使用数值为g的亮度值来代替当前数据，然后将数据送液晶显示，用于消除包层和背景过渡处的尖峰以及水印、杂散光汇聚成光斑；如果当前数据小于某一固定值，则使用包层平均亮度值来代替当前数据，用于消除包层中图像亮度不均匀的问题；其余的数据采用直接送液晶显示，用于保证背景和包层亮度的平滑过渡，防止尖峰出现，处理后的图像如图3所示。
权利要求
1.一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法，其特征在于，包括有以下步骤: (1)对屏幕中一帧图像信号中某一列的整列数据信号进行分析，计算出光纤包层的上边缘所对应的行数，然后再针对该包层中某一行像素信号进行分析，计算出光纤端面的列数，再通过对光纤特性的分析，计算出光纤纤芯的区域； (2)通过大量实验获取光纤显示图像中背景、包层和纤芯的亮度信号值，确保该数据具有普遍性，通过对所述背景、包层和纤芯的亮度信号值的分析，将纤芯区域内亮度的最小值来代替光纤的背景亮度值，记为g ; (3)获取光纤显示图像中水纹和杂散形成的光斑区域的亮度值，作为判决的富裕度； (4)根据不同的区域采用不同的判决标准对图像信号的数值进行修正，最终实现背景亮度的归一化处理、光纤包层和背景亮度的平滑过渡、包层亮度的归一化处理、纤芯的完美显示； (5)通过FPGA对高速实时图像信号的处理，可判断出当前数据是否处于纤芯区域，如果处于纤芯区域，将当前数据直接送显示，用于保留纤芯的实际信息和背景判决的原始数据；如果处于非纤芯区域，并且当前数据大于某一固定值，则使用数值为g的亮度值来代替当前数据，然后将数据送液晶显示；如果当前数据小于某一固定值，则使用包层平均亮度值来代替当前数据；其余的数据采用 直接送液晶显示。
全文摘要
本发明公开了一种基于FPGA的光纤图像实时处理方法,通过对光纤图像的实时处理，区分出屏幕中纤芯的位置区域，实施背景、包层、纤芯三者亮度值分析，针对当前的数据处于背景、包层还是纤芯区域，然后实施不同算法对图像处理，从而解决光纤包层图像质量不均匀、包层和背景过渡处有尖峰、背景显示中有水纹、杂散光汇聚成光斑等问题。本发明利用可编程的FPGA器件实现对光纤图像的实时处理，提高图像质量，提高图像判断和图像识别的准确率。
文档编号G09G5/10GK103218991SQ201310109709
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者杨小光, 张伟, 尚守峰, 孙海华 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所