一种基于FPGA的实时红外图像预处理方法

由于均值滤波需要3行的数据，由ISE的IP核生成FIFO_1和FIFO_2，宽度为16 b，深度为256，缓存两行数据。利用9个寄存器Reg_1到Reg_9的缓存值Q11～Q13，Q21～Q23，Q31～Q33，进行均值滤波，得到滤波后的图像数据data_out，计算公式如下：

1．3 直方图统计模块设计
在实时图像处理中，直方图统计是多种空间域图像处理的基础。图像的灰度直方图就是图像中像素分布在灰度等级上的概率密度，它反映不同灰度级的像素在各自灰度级别上个数之和。在本方法中，利用对空域滤波后的图像进行直方图统计，统计结果可作为动态门限设置的基础。
直方图统计涉及到地址索引值累加的功能，利用RAM、有限状态机和DCM模块实现，RAM由ISE中的IP核产生，数据宽度为16 b，深度覆盖所有像素灰度值，深度值为16 384，由有限状态机实现读写信号的控制功能，DCM设置4倍频，直方图统计的FPGA实现结构框图如图5所示。

有限状态机实现整个直方图统计的信号控制功能，在实时处理中需要进行流水处理，将输入的20 MHz时钟信号倍频到80 MHz，有限状态机工作在80 MHz。保证一个周期能够处理完一个像素的统计工作，每个输入信号有4个处理状态，分别是IDLE，READ，SUM和WRITE，状态转换图如图6所示。