集成电路应用
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆ
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｃｉｒｃｕｉｔｓ
基于ＦＰＧＡ的实时图像
预处理技术在汽车夜视系统中的应用
白秋果，李志刚，刘树亭
（东北大学秦皇岛分校自动化工程系，河北秦皇岛０６６００４）
摘要：针对红外图像的特点，提出了汽车夜视系统中图像增强的预处理方案。给出了基于ＦＰＧＡ
的视频格式转换、快速中值滤波、自适应平台直方图双向均衡化的原理、实现方法及仿真结果。仿真
结果表明本方案较好地满足了图像处理效果和处理速度的要求。
关键词：汽车夜视系统；ＦＰＧＡ；视频格式转换；中值滤波；自适应平台直方图双向均衡化
中图分类号：ＴＮ２１５
文献标识码：Ａ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆ
ＦＰＧＡ－ｂａｓｅｄ
ｉｍａｇｅ
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ
ｉｎ
ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ
ｎｉｇｈｔ
ｖｉｓｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍ
ＢＡＩ
Ｑｉｕ
Ｇｕｏ，ＬＩ
Ｚｈｉ
Ｇａｎｇ，ＬＩＵ
Ｓｈｕ
Ｔｉｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｔｎ
ｏｆ
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ａｔ
Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄ８．０
０６６００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ
ａｔ
ｔｈｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｏｆ
ｉｎｆｒａｒｅｄ
ｉｍａｇｅｓ，ｉｍａｇｅ
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ｐｒｅｃｅｐｔ
ｏｆ
ｔｈｅ
ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ
ｎｉ｝ｇｈｔ
ｖｉｓｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍ
ｗａｓ
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ
ｐｒｉｎｃｉｐｉｕｍ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄ
ａｎｄ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｒｅｓｕｌｔｓ
ｏｆ
ＦＰＧＡ－ｂａｓｅｄ
ｖｉｄｅｏ
ｆｏｒｍａｔ
ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ｍｅｄｉａｎ
ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ
ａｎｄ
ａｄａｐｔｉｖｅ
ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ
ｐｌａｔｅａｕ
ｈｉｓｔｏｇｒａｍ
ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ
ｗｅｒｅ
ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｒｅｓｕｌｔｓ
ｉｎｄｉｃａｔｅ
ｔｈａｔ
ｔｈｅ
ｐｒｅｃｅｐｔ
ｍｅｅｔ
ｔｈｅ
ｌ－ｅ－
ｑｕｅｓｔｓ
ｗｅｌｌ
ｉｎ
ｂｏｔｈ
ｔｈｅ
ｉｍａｇｅ
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ｅｆｆｅｃｔｓ
ａｎｄ
ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ｓｐｅｅｄ．
Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ
ｎｉｇｈｔ
ｖｉｓｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍ；ＦＰＧＡ；ｖｉｄｅｏ
ｆｏｒｍａｔ
ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；ｍｅｄｉａｎ
ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ；ａｄａｐｔｉｖｅ
ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ
ｐｌａｔｅａｕ
ｈｉｓ·
ｔｏｇｒａｍ
ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ
汽车红外夜视系统作为辅助驾驶系统的一部分，在
提高夜间驾驶的安全性方面起到了重要的作用。但由于
受到红外器件发展的限制，其成像效果不够理想，影响
了汽车红外夜视系统在实际中的应用。在系统中加入实
时图像处理功能是最为经济有效的方
法１１ｌｏ
为保持图像数据传输和处理的连
续性。图像数据的处理不能导致图像
数据传输的阻塞、中断或图像数据的
丢失，因此实时图像处理系统必须具
有快速处理巨大数据量的能力。ｎ，ＧＡ
以其硬件并行性、编程灵活性等特
点，非常适合实时大数据量的处理。
１
ＦＰＧＡ图像预处理功能设计
平台直方图双向均衡化方法增强视频图像的视觉效果。
同时为便于视频图像的处理，在图像处理前后对视频图
像的格式进行了转换。
ＦＰＧＡ图像预处理功能如图１所示。
针对红外图像噪声大、对比度低、
图像细节分辨能力差等特点，采用了基于流水线方式的
快速中值滤波方法滤除视频图像中的噪声，采用自适应
《电子技术应用》２００９年第１期
图１
ＦＰＧＡ图像预处理功能框图
２视频格式的转换
汽车红外夜视系统中，视频图像采集部分的摄像机
５７
万方数据
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