基于FPGA的彩色圖像增強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　1．2．2 色飽和度增強(qiáng)算法

　　HSI模型可以方便地對(duì)色調(diào)和飽和度進(jìn)行調(diào)整，但是其運(yùn)算比較復(fù)雜，很難用硬件來實(shí)現(xiàn)。不過根據(jù)其原理，可以直接在RGB空間進(jìn)行色飽和度的調(diào)整。這里假設(shè)RGB立方體內(nèi)任一點(diǎn)P(r，g，b)，容易求出其在灰度軸上的投影點(diǎn)P*

，連接P和P*，這是一條等色調(diào)線，如圖3所示。

　　只要在P*P的延長(zhǎng)線上找到合適的點(diǎn)(如P1或P2)，就可以對(duì)P點(diǎn)的飽和度進(jìn)行增強(qiáng)。由于已知P和P*的坐標(biāo)，可以求得直線P*P方程：

　　令式(6)的值為t，可求得直線P*P的參數(shù)方程：

　　則色飽和度的調(diào)整就可通過調(diào)整t的取值來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)t∈(-1，0)時(shí)，得到的點(diǎn)在P*和P之間，飽和度減弱；當(dāng)t>O時(shí)，得到的點(diǎn)在P*P之外，飽和度增強(qiáng)。

　　2 設(shè)計(jì)思路

　　2．1 對(duì)比度擴(kuò)展

　　用硬件實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)運(yùn)算效率較低，這里采用查表的方法，在YCbCr空間進(jìn)行灰度變換，如圖4所示。

　　2．2 色飽和度增強(qiáng)

　　色飽和度調(diào)整在RGB空間進(jìn)行，設(shè)計(jì)為流水線操作，如圖5所示。

　　色飽和度增強(qiáng)是有針對(duì)性的，對(duì)于不同色飽和度的像素要作不同的處理。可以把一幅圖像的色飽和度分為4個(gè)等級(jí)，對(duì)于色飽和度低的像素進(jìn)行增強(qiáng)處理，而對(duì)于飽和度很高的像素則不進(jìn)行處理甚至是抑制處理。圖5所示是進(jìn)行2級(jí)的色飽和度調(diào)整的流水線操作：第1級(jí)令t=1，運(yùn)算結(jié)果若溢出則轉(zhuǎn)入第2級(jí)調(diào)整(t=0．5)。若運(yùn)算結(jié)果還是溢出，則輸出保持原輸入值(iR，iC，iB)。流水線操作使得平均每個(gè)像素的飽和度調(diào)整只需1個(gè)時(shí)鐘周期就能完成，只是輸入相對(duì)輸出有6個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)。為了達(dá)到更好的效果，可以增加飽和度調(diào)整運(yùn)算的級(jí)數(shù)，后果是需要占用更多的硬件資源以及帶來更長(zhǎng)的延時(shí)。