2 圖像增強算法實現

　　2.1 圖像增強算法設計

　　在此，采用基于點操作的增強方法，也稱為灰度變換。采用直接灰度變換方法實現增強原圖各部分的反差。實際中往往采用增加原圖里某兩個灰度值間的動態范圍來實現。在本設計中，采用圖2所示的直接灰度變換的方法，橫坐標表示原圖像的灰度值，縱坐標表示變換后的灰度值，實線為本論文中討論的增強對比度變換曲線。虛線表示不做任何變換的曲線圖。

　　可以看出把原圖中的0~ r1 和r2 ~ 2n - 1 間的動態范圍明顯減小，而原圖中灰度值r1 ~ r2 之間的動態范圍增加了。其中n 為圖像位寬。這樣，分段線性變換的數學表達式如下：

　　簡化表達式，化簡如下：

　　式中參數k1 ，k2 ，k3 可能是一個小數，為了在FPGA 里面能夠進行計算，首先需要對這3個參數進行定點化處理。整個定點化的工作被嵌入到驅動程序中，用戶只需輸入接口數據r1 ，r2 ，s1 和s2 ，驅動程序生成定點化結果k1 ，k2 ，k3 和移位的位數bit1 ，bit2 ，bit3 送入FP-GA.本論文采用定點化方法是，先將小數進行乘2操作（移位操作），如果先到達整數或者大于512提前完成乘2操作，否則對其32次的乘2操作。

　　2.2 圖像增強算法的FPGA實現

　　利用現場可編程門陣列（FPGA）的并行、實時處理的特性，實現圖像增強的片上集成系統（SoC）。系統將圖2 中的r1 ，r2 ，s1 和s2 設計成接口參數，用戶通過主控計算機的應用程序可以反復配置參數，直到得到預期的結果為止。