CLAHE圖像算法原理

CLAHE圖像增強算法又稱為對比度有限的自適應直方圖均衡算法，其算法原理是通過有限的調整圖像局部對比度來增強有效信號和抑制噪聲信號。

CLAHE算法首先求解各個區域的直方圖；然后基于期望閾值獲得相應的裁剪限幅；接著按照灰度數不超過裁剪限幅的原則對灰度進行重新分配，將裁剪掉的部分均勻的分布到各個灰度級上；最后對圖像灰度進行重新統計，計算直方圖的累積分布函數（CDF）。

CLAHE算法求解主要包括計算直方圖、CDF及其變換函數。為了減少圖像處理時 CLAHE 算法的計算次數，通常對圖像進行劃分區域處理，使用插值算法求解部分像素。

1.1 CLAEH圖像的區域劃分

CLAHE圖像的區域劃分一般按照偶數進行劃分，一般按照8*8進行圖像區域劃分的。A區域采用直接映射法對圖像數據進行計算；B區域采用線性插值法對圖像數據進行計算；C區域采用雙線性插值法對圖像數據進行計算，如下圖所示。

CLAHE圖像算法的FPGA實現

按照CLAHEN算法的原理進行FPGA框架的搭建，主要分為三個模塊組成。它們分別是zone_division、chahe_zone_cal、clahe_data_cal。
zone_divisoin模塊的作用實現對圖像數據的區域劃分；

clahe_zone_cal模塊的作用實現對分區數據的直方圖統計；

clahe_data_cal模塊的作用實現對分模塊數據的映射計算。

3.CLAHE算法仿真運算

4.算法效果展示

采用的圖像是網絡用matlab實現的算法的照片

通過對圖像進行仿真驗證，效果與matlab處理的效果相近，證明了FPGA實現該算法是可以的。