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专利号: 2019102281657
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于生物视觉计算模型的图像处理方法,该方法包括:步骤1、获取视频图像信号、行信号、场信号和采样频率;

步骤2、计算出每帧图像的亮度均值;

步骤3、将得到的RGB信号分通道进行亮度调整,计算公式为:fR(x,y)、fG(x,y)、fB(x,y)分别为图像的RGB信号,HCoutR(x,y)、HCoutG(x,y)、HCoutB(x,y)是调整后的RGB信号;

M为步骤2中得到的当前帧的亮度均值;

步骤4、对步骤3中的计算结果进行归一化处理,保证每个通道的值在0到255的显示范围;

步骤5、基于高斯差DoG模型对步骤4归一化后的图像进行处理:g(x,y;σcen)为描述双极细胞感受野中心的高斯函数,其中σcen为其标准差;

g(x,y;σsur)为描述双极细胞感受野外周的高斯函数,其中σsur为其标准差;

k为双极细胞移植外周的敏感度; 为卷积运算符;

步骤6、对步骤5得到的图像进行中值滤波。

2.如权利要求1所述的一种基于生物视觉计算模型的图像处理方法,其特征在于所述步骤4的归一化计算公式为:mincc∈{R,G,B}为每帧图像各个通道的最小值;

maxcc∈{R,G,B}为每帧图像各个通道的最大值。

3.一种基于生物视觉计算模型图像处理的FPGA实现方法,该方法包括:步骤1、获取视频图像信号、行信号、场信号和采样频率并输入至第一FPGA;

步骤2、第一FPGA对接收到的图像信号进行像素整合以及计算出每帧图像的亮度均值,将获得数据输入第二FPGA;

所述的像素整合方法为:

FPGA每个时钟获得8位的图像信号,利用寄存器对第一个时钟的信号进行寄存使其作为像素的高8位,然后使第二个时钟的8位图像信号作为像素的低8位,最后将寄存器的高8位和当前时刻的低8位图像信号整合为一个16位像素;

步骤3、在第二FPGA中将YUV422格式图像转换为RGB888格式,然后输入第三FPGA;

步骤4、第三FPGA中将步骤3得到的RGB信号分通道进行亮度调整,将计算得到的数据输入第四FPGA,计算公式为:fR(x,y)、fG(x,y)、fB(x,y)分别为步骤三得到的RGB信号;

M为步骤2中得到的当前帧的亮度均值;

步骤5、第四FPGA中对步骤4中的计算结果进行归一化处理,保证每个通道的值在0到

255的显示范围,对归一化后的数据输入第五FPGA;

步骤6、第五FPGA种利用高斯差DoG模型,对步骤5得到的信号进行进一步处理,处理结果输入第六FPGA计算公式为:g(x,y;σcen)为描述双极细胞感受野中心的高斯函数,其中σcen为其标准差;

g(x,y;σsur)为描述双极细胞感受野外周的高斯函数,其中σsur为其标准差;

k为双极细胞移植外周的敏感度; 为卷积运算符;

步骤7、第六FPGA中对步骤6的结果进行中值滤波,最后将视频图像显示。

4.如权利要求3所述的一种基于生物视觉计算模型图像处理的FPGA实现方法,其特征在于所述步骤2中所述的计算每帧图像亮度均值方法为:利用FPGA在步骤1中获得的行信号和场信号来判断每一帧图像的开始和结束时刻和有效像素个数,利用图像像素为亮度信息分量的高8位信号,计算出每帧图像的亮度均值M,其中M为0到255的整数。

5.如权利要求3所述的一种基于生物视觉计算模型图像处理的FPGA实现方法,其特征在于所述步骤3的具体方法为:在第二FPGA中将YUV422格式转换为YUV444格式,再转换成RGB888格式,并对RGB888格式的图像进行线性插值;

所述YUV422转YUV444方法为:

通过色度分量复制的方式,利用FPGA中寄存器进行控制,将色度分量Cb、Cr分配在每一个亮度分量Y,使得每个像素都具有完整的YUV信息;

所述YUV444转RGB888方法:

计算公式为:

R′=1.160Y+1.793Cr-248.128G′=1.160Y-0.211Cb-0.535Cr+76.992B′=1.160Y+2.113Cb-289.344。

6.如权利要求3所述的一种基于生物视觉计算模型图像处理的FPGA实现方法,其特征在于所述步骤5中归一化计算公式为:mincc∈{R,G,B}为每帧图像各个通道的最小值;

maxcc∈{R,G,B}为每帧图像各个通道的最大值。

7.如权利要求3所述的一种基于生物视觉计算模型图像处理的FPGA实现方法,其特征在于所述步骤6中双极细胞感受野中心的高斯函数g(xi,yi;σcen)为σcen=2的3x3模板,其中xi,yi分别为卷积核中对应点距离中心的绝对距离,即(xi,yi)=(|xdi-xcen|,|ydi-ycen|)其中,(xcen,ycen)为卷积核中心点坐标;(xdi,ydi)为卷积核每个点的坐标;

双极细胞感受野外周的高斯函数g(xi,yi;σsur)为σsur=4的7x7模板;

k为双极细胞抑制外周敏感度,是一个可调参数,本发明中取值0.5。

8.如权利要求3所述的一种基于生物视觉计算模型图像处理的FPGA实现方法,其特征在于所述步骤6中k为0.5。