CLAHE圖像算法原理

CLAHE圖像增強(qiáng)算法又稱為對(duì)比度有限的自適應(yīng)直方圖均衡算法，其算法原理是通過有限的調(diào)整圖像局部對(duì)比度來增強(qiáng)有效信號(hào)和抑制噪聲信號(hào)。

CLAHE算法首先求解各個(gè)區(qū)域的直方圖；然后基于期望閾值獲得相應(yīng)的裁剪限幅；接著按照灰度數(shù)不超過裁剪限幅的原則對(duì)灰度進(jìn)行重新分配，將裁剪掉的部分均勻的分布到各個(gè)灰度級(jí)上；最后對(duì)圖像灰度進(jìn)行重新統(tǒng)計(jì)，計(jì)算直方圖的累積分布函數(shù)（CDF）。

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

1.1 CLAEH圖像的區(qū)域劃分

CLAHE圖像的區(qū)域劃分一般按照偶數(shù)進(jìn)行劃分，一般按照8*8進(jìn)行圖像區(qū)域劃分的。A區(qū)域采用直接映射法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；B區(qū)域采用線性插值法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；C區(qū)域采用雙線性插值法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，如下圖所示。

CLAHE圖像算法的FPGA實(shí)現(xiàn)

按照CLAHEN算法的原理進(jìn)行FPGA框架的搭建，主要分為三個(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域劃分；

clahe_zone_cal模塊的作用實(shí)現(xiàn)對(duì)分區(qū)數(shù)據(jù)的直方圖統(tǒng)計(jì)；

clahe_data_cal模塊的作用實(shí)現(xiàn)對(duì)分模塊數(shù)據(jù)的映射計(jì)算。

3.CLAHE算法仿真運(yùn)算

4.算法效果展示

采用的圖像是網(wǎng)絡(luò)用matlab實(shí)現(xiàn)的算法的照片

通過對(duì)圖像進(jìn)行仿真驗(yàn)證，效果與matlab處理的效果相近，證明了FPGA實(shí)現(xiàn)該算法是可以的。