杨学博，李 磊，陈光拓

(1.电子科技大学 电子科学技术研究院，四川 成都 611730；2.成都信息工程大学 电子工程学院，四川 成都 610000)

彩色视频增强算法关键技术FPGA实现

杨学博1，李 磊1，陈光拓2

(1.电子科技大学 电子科学技术研究院，四川 成都 611730；2.成都信息工程大学 电子工程学院，四川 成都 610000)

随着视频设备的高速发展，数字视频相关应用同样发展迅速，如监控设备、行车记录仪以及手机等电子产品。而如今数字视频图像增强的算法层出不穷，由于算法的复杂程度比较高，很难满足实时性这一基本的要求。讨论了基于 Retinex模型的处理图像像素以及拉伸尺度可配置的关键技术，对关键模块进行实践以及仿真，最后将其通过FPGA实现（Vertex-5），系统时钟125 MHz，可以满足30 f/s的(2 000×2 048)像素的图像。

retinex；视频增强；FPGA；实时处理

0 引言

视频增强技术应用范围广泛，例如医疗电子、工业控制、消费电子以及深空探测。Retinex理论是由Edwin Land在1971年提出。基于Retinex模型的使用较为广泛的有单尺度Retinex算法(Single Scale Retinex，SSR)、多尺度Retinex算法(Multi Scale Retinex，MSR)、带有颜色校正的多尺度Retinex算法(Multi Scale Retinex with Color Restoration，MSRCR)，基于先验模型的算法如基于辩分框架的Retinex算法，但是这种算法的复杂度过高会消耗过多硬件资源，还不能在实际中得到很好的应用。而单尺度或多尺度 Retinex算法对图像增强效果同样显著，多尺度Retinex算法的主要硬件结构就是单尺度Retinex算法硬件电路的重构。本文旨在视频增强算法硬件关键技术的研究，所以采取单尺度 Retinex算法，然而对于这样的算法用CPU也不能满足其视频处理过程中实时性的要求，本文采用 125 MHz频率FPGA，可以满足 30 f/s的 (2 000×2 048)像素的图像。……