CN107481187B - 一种视频图像处理方法、智能终端及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视频图像处理方法、智能终端及存储介质，所述方法包括：智能终端计算每一帧图像的直方图数据，并将所述直方图数据保存在FPGA内部的存储器RAM中；当每一帧图像在场同步时，累加所述直方图数据并形成直方图均衡查找表；当每一帧图像在数据有效时，通过所述直方图均衡查找表将视频图像数据进行转换，并输出转换后的视频图像数据。本发明通过采用FPGA芯片对拍摄视频进行实时处理，以及利用直方图均衡对视频图像进行灰度变换，改善了在不良条件下的拍摄效果，提升了监控系统视频画面的质量。
Description
技术领域
本发明涉及智能终端技术领域，具体涉及一种视频图像处理方法、智能终端及存储介质。
背景技术
当前，监控系统在城市道路的治安防控中发挥着重要的作用，可以为交通、治安等各类案件的侦查提供技术支持，尤其是一个清晰的画面可以大大地提高公安机关执法办案的效率。
现有技术中，在不良条件下监控画面的拍摄效果往往是模糊不清的，尤其是在夜晚期间，监控系统在光照不充分的情况下，会因为拍摄时曝光不足或者补光过度而影响拍摄效果，导致无法看清图像细节， 严重影响监控效果，例如在曝光不足或曝光过度情况下拍摄到的机动车车牌号无法进行清楚识别。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种视频图像处理方法、智能终端及存储介质，旨在通过采用FPGA芯片对拍摄视频进行实时处理，以及利用直方图均衡对视频图像进行灰度变换，改善在不良条件下的拍摄效果，提升监控系统视频画面的质量。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种视频图像处理方法，其中，所述视频图像处理方法包括：
智能终端计算每一帧图像的直方图数据，并将所述直方图数据保存在FPGA内部的存储器RAM中；
当每一帧图像在场同步时，累加所述直方图数据并形成直方图均衡查找表；
当每一帧图像在数据有效时，通过所述直方图均衡查找表将视频图像数据进行转换，并输出转换后的视频图像数据。
所述的视频图像处理方法，其中，所述智能终端计算每一帧图像的直方图数据，并将所述直方图数据保存在FPGA内部的存储器RAM中包括以下步骤：
智能终端获取监控的实时画面，并转换为电平信号输出到FPGA中；
所述FPGA根据电平信号选择数据输入端口，计算并输出相应的直方图数据；
将输出的所述直方图数据保存在所述FPGA内部的存储器RAM中。
所述的视频图像处理方法，其中，所述当每一帧图像在场同步时，累加所述直方图数据并形成直方图均衡查找表包括以下步骤：
当每一帧图像在场同步时，开启计数器从0到最大值累计数值，并将所述数值发送到地址端口；
所述地址端口将计数器发送的计数值输出到第一存储器或者第二存储器；
所述第一存储器根据计数值将相应的直方图数据输出到同步加法器的端口；
当时钟驱动发送一个脉冲信号时，所述同步加法器执行一次加法操作，并输出新的直方图数据，形成直方图均衡查找表。
所述的视频图像处理方法，其中，所述当每一帧图像在数据有效时，通过所述直方图均衡查找表将视频图像数据进行转换，并输出转换后的视频图像数据包括以下步骤：
当每一帧图像在数据有效时，所述第二存储器的地址端口接通视频图像数据端口，并输入视频图像数据；
所述第二存储器接收所述视频图像数据，并在直方图均衡查找表中查找对应的直方图均衡数据；
根据所述第二存储器查找的直方图均衡数据，对应地转换视频图像数据，并输出转换后的视频图像数据。
所述的视频图像处理方法，其中，所述第一存储器和所述第二存储器随时钟驱动的脉冲信号交换工作状态，当所述第一存储器计算直方图数据时，所述第二存储器则读取直方图数据。
一种智能终端，其中，包括处理器，以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有视频图像处理的程序，所述视频图像处理的程序被所述处理器执行时用于实现以下步骤：
智能终端计算每一帧图像的直方图数据，并将所述直方图数据保存在FPGA内部的存储器RAM中；
当每一帧图像在场同步时，累加所述直方图数据并形成直方图均衡查找表；
当每一帧图像在数据有效时，通过所述直方图均衡查找表将视频图像数据进行转换，并输出转换后的视频图像数据。
所述的智能终端，其中，所述视频图像处理的程序被所述处理器执行时，还用于实现以下步骤：
智能终端获取监控的实时画面，并转换为电平信号输出到FPGA中；
所述FPGA根据电平信号选择数据输入端口，计算并输出相应的直方图数据；
将输出的所述直方图数据保存在所述FPGA内部的存储器RAM中。
所述的智能终端，其中，所述视频图像处理的程序被所述处理器执行时，还用于实现以下步骤：
当每一帧图像在场同步时，开启计数器从0到最大值累计数值，并将所述数值发送到地址端口；
所述地址端口将计数器发送的计数值输出到第一存储器或者第二存储器；
所述第一存储器根据计数值将相应的直方图数据输出到同步加法器的端口；
当时钟驱动发送一个脉冲信号时，所述同步加法器执行一次加法操作，并输出新的直方图数据，形成直方图均衡查找表。
所述的智能终端，其中，所述视频图像处理的程序被所述处理器执行时，还用于实现以下步骤：
当每一帧图像在数据有效时，所述第二存储器的地址端口接通视频图像数据端口，并输入视频图像数据；
所述第二存储器接收所述视频图像数据，并在直方图均衡查找表中查找对应的直方图均衡数据；
根据所述第二存储器查找的直方图均衡数据，对应地转换视频图像数据，并输出转换后的视频图像数据。
一种存储介质，其中，所述存储介质存储有视频图像处理的程序，该视频图像处理的程序被处理器执行时用于实现所述视频图像处理方法。
本发明提供了一种视频图像处理方法、智能终端及存储介质，所述方法包括：智能终端计算每一帧图像的直方图数据，并将所述直方图数据保存在FPGA内部的存储器RAM中；当每一帧图像在场同步时，累加所述直方图数据并形成直方图均衡查找表；当每一帧图像在数据有效时，通过所述直方图均衡查找表将视频图像数据进行转换，并输出转换后的视频图像数据。本发明通过采用FPGA芯片对拍摄视频进行实时处理，以及利用直方图均衡对视频图像进行灰度变换，改善了在不良条件下的拍摄效果，提升了监控系统视频画面的质量。
附图说明
图1是本发明一种视频图像处理方法的第一较佳实施例的流程图。
图2是本发明视频图像处理方法的图像处理示意图。
图3是本发明视频图像处理方法的直方图数据计算示意图。
图4是本发明视频图像处理方法的直方图数据计算功能原理框图。
图5是本发明视频图像处理方法的直方图数据计算信号时序图。
图6是本发明视频图像处理方法的直方图数据存储示意图。
图7是本发明视频图像处理方法的直方图均衡查找示意图。
图8是本发明视频图像处理方法的第二存储器的写入时序图。
图9是本发明视频图像处理方法的第二存储器的读出时序图。
图10是本发明智能终端较佳实施例功能原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
请参见图1，图1是本发明视频图像处理方法的第一较佳实施例的流程图。如图1所示，一种视频图像处理方法，其中，包括以下步骤：
步骤S100，智能终端计算每一帧图像的直方图数据，并将所述直方图数据保存在FPGA（Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列，刚出厂的FPGA是一颗“空白”芯片，根据功能要求，经过“编写代码、编译代码”后得“烧录文件”，再通过下载电缆将编程数据文件写入FPGA后，FPGA就是一颗有特定功能的芯片，可重复使用，下载不同的文件，FPGA实现功能就不同，即FPGA是一颗功能可自定义的芯片）内部的存储器RAM中。
本发明实施例中，如图2所示，图2是本发明视频图像处理方法的图像处理示意图，在场同步期间，计算直方图数据，在数据有效期间，调整视频图像数据。
如图3所示，图3是本发明视频图像处理方法的直方图数据计算示意图，本发明中直方图数据由直方图获取模块获取，所述直方图获取模块由第一直方图计算模块101、第二直方图计算模块102、第一控制器103、数据选择模块104、倍频锁相环105等组成；其中，智能终端获取监控的实时画面，并转换为电平信号输出到FPGA中，第一控制器103控制第一直方图计算模块和第二直方图计算模块计算直方图数据，数据选择模块104根据选择信号的高低选择输入端口以及输出直方图数据，然后将输出的所述直方图数据保存在所述FPGA内部的存储器RAM中。
如图4所示，图4是本发明视频图像处理方法的直方图数据计算功能原理框图，本发明中直方图数据计算由直方图计算模块进行计算，所述直方图计算模块由累加器201、随机存储器202组成；其中，累加器201是一个加1的加法器，对输入数据进行加1处理，随机存储器202是一个现有技术的通用模块，故不做赘述。
如图5所示，图5是本发明视频图像处理方法的直方图数据计算信号时序图，其中，当存储器处于直方图计算状态时，每一帧开始发一个rst脉冲进行清零，地址addr（地址总线）要求是图像的灰度数据Gray（Gray为红R或绿G或蓝B数据），第1个时钟rden（读使能信号）为高而wren（写使能信号）为低，从Gray指定单元读出数据，经累加器后加1送到din（数据输入端口）端口，第2个时钟wren为高而rden为低，向同一单元写入加1后的数据。
如图6所示，图6是本发明视频图像处理方法的直方图数据存储示意图，以10位灰度级视频为例，地址范围从0到1023共1024个值。
即具体地，步骤S100具体包括如下步骤：
S101，智能终端获取监控的实时画面，并转换为电平信号输出到FPGA中；
S102，所述FPGA根据电平信号选择数据输入端口，计算并输出相应的直方图数据；
S103，将输出的所述直方图数据保存在所述FPGA内部的存储器RAM中。
步骤S200，当每一帧图像在场同步时，累加所述直方图数据并形成直方图均衡查找表。
本发明实施例中，如图7所示，图7是本发明视频图像处理方法的直方图均衡查找示意图，本发明中视频图像处理由直方图均衡查找模块控制，所述直方图均衡查找模块由第一随机存储器300、计数器301、同步加法器302、第二随机存储器303、数据选择模块304、除法器模块305等组成。其中，在每一帧图像的场同步期间，计数器301从0计数到MAX，地址信号addr将计数值输出到第一存储器或者第二存储器。
所述第一存储器根据计数值将相应的直方图数据输出到同步加法器的端口，同步加法器在每一个时钟脉冲驱动下执行一次加法操作，输出Sum=A0+A1，结果如下：
当addr=0时，A0=0 A1= Hist0 Sum=Hist0；
当addr=1时，A0=Hist0 A1=Hist1 Sum=Hist0+Hist1；
当addr=2时，A0=Hist1 A1=Hist2 Sum=Hist0+Hist1+Hist2；
当addr=n（n≦MAX）时Sum等于前n+1个Hist0、Hist1、…Histn之和，其中，Sum就是新的直方图数据。
在场同步期间，第二随机存储器在数据输入din（等于Sum）、地址addr、写使能wren、读使能rden、时钟clk信号控制下执行（MAX+1）次的“写”操作，其时序如图8所示。
即具体地，步骤S200具体包括如下步骤：
S201，当每一帧图像在场同步时，开启计数器从0到最大值累计数值，并将所述数值发送到地址端口；
S202，所述地址端口将计数器发送的计数值输出到第一存储器或者第二存储器；
S203，所述第一存储器根据计数值将相应的直方图数据输出到同步加法器的端口；
S204，当时钟驱动发送一个脉冲信号时，所述同步加法器执行一次加法操作，并输出新的直方图数据，形成直方图均衡查找表。
步骤S300，当每一帧图像在数据有效时，通过所述直方图均衡查找表将视频图像数据进行转换，并输出转换后的视频图像数据。
本发明实施例中，每一帧图像在数据有效时，所述第二存储器的地址端口接通视频图像数据端口，并输入视频图像数据，所述第二存储器接收所述视频图像数据，并在直方图均衡查找表中查找对应的直方图均衡数据，根据所述第二存储器查找的直方图均衡数据，对应地转换视频图像数据，并输出转换后的视频图像数据；如图9所示，此时第二随机存储器相当于查找表功能，addr输入图像数据，dout输出新的图像数据，这个新数据就是在场同步期间写入的Sum数据，即经过直方图均衡后的新数据。
即具体地，步骤S300包括如下步骤：
S301，当每一帧图像在数据有效时，所述第二存储器的地址端口接通视频图像数据端口，并输入视频图像数据；
S302，所述第二存储器接收所述视频图像数据，并在直方图均衡查找表中查找对应的直方图均衡数据；
S303，根据所述第二存储器查找的直方图均衡数据，对应地转换视频图像数据，并输出转换后的视频图像数据。
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过视频图像处理的程序来指令相关硬件（如处理器，控制器等）来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
实施例二
本发明实施例还提供了一种智能终端，如图10所示，本发明实施例的智能终端可以为手机（或者平板电脑），其中，本实施例的智能终端包括处理器10，以及与所述处理器10连接的存储器20；
所述存储器20存储有视频图像处理程序，该视频图像处理程序被所述处理器10执行时用于实现以下步骤：
智能终端计算每一帧图像的直方图数据，并将所述直方图数据保存在FPGA内部的存储器RAM中；
当每一帧图像在场同步时，累加所述直方图数据并形成直方图均衡查找表；
当每一帧图像在数据有效时，通过所述直方图均衡查找表将视频图像数据进行转换，并输出转换后的视频图像数据；具体如上所述。
进一步地，所述视频图像处理程序被所述处理器10执行时，还用于实现以下步骤：
智能终端获取监控的实时画面，并转换为电平信号输出到FPGA中；
所述FPGA根据电平信号选择数据输入端口，计算并输出相应的直方图数据；
将输出的所述直方图数据保存在所述FPGA内部的存储器RAM中；具体如上所述。
进一步地，所述视频图像处理程序被所述处理器10执行时，还用于实现以下步骤：
当每一帧图像在场同步时，开启计数器从0到最大值累计数值，并将所述数值发送到地址端口；
所述地址端口将计数器发送的计数值输出到第一存储器或者第二存储器；
所述第一存储器根据计数值将相应的直方图数据输出到同步加法器的端口；
当时钟驱动发送一个脉冲信号时，所述同步加法器执行一次加法操作，并输出新的直方图数据，形成直方图均衡查找表；具体如上所述。
进一步地，所述视频图像处理程序被所述处理器10执行时，还用于实现以下步骤：
当每一帧图像在数据有效时，所述第二存储器的地址端口接通视频图像数据端口，并输入视频图像数据；
所述第二存储器接收所述视频图像数据，并在直方图均衡查找表中查找对应的直方图均衡数据；
根据所述第二存储器查找的直方图均衡数据，对应地转换视频图像数据，并输出转换后的视频图像数据；具体如上所述。
实施例三
一种存储介质，其中，所述存储介质存储有视频图像处理程序，该视频图像处理程序被处理器10执行时用于实现所述视频图像处理方法；具体如上所述。
综上所述，本发明公开了一种视频图像处理方法、智能终端及存储介质，所述方法包括：智能终端计算每一帧图像的直方图数据，并将所述直方图数据保存在FPGA内部的存储器RAM中；当每一帧图像在场同步时，累加所述直方图数据并形成直方图均衡查找表；当每一帧图像在数据有效时，通过所述直方图均衡查找表将视频图像数据进行转换，并输出转换后的视频图像数据。本发明通过采用FPGA芯片对拍摄视频进行实时处理，以及利用直方图均衡对视频图像进行灰度变换，改善了在不良条件下的拍摄效果，提升了监控系统视频画面的质量。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种视频图像处理方法，其特征在于，所述视频图像处理方法包括：
智能终端计算每一帧图像的直方图数据，并将所述直方图数据保存在FPGA内部的存储器RAM中；
直方图数据由直方图获取模块获取，直方图获取模块根据选择信号的高低选择输入端口以及输出直方图数据；
当每一帧图像在场同步时，累加所述直方图数据并形成直方图均衡查找表；
当每一帧图像在数据有效时，通过所述直方图均衡查找表将视频图像数据进行转换，并输出转换后的视频图像数据；
在场同步期间，计算直方图数据，在数据有效期间，调整视频图像数据；
所述当每一帧图像在场同步时，累加所述直方图数据并形成直方图均衡查找表包括以下步骤：
当每一帧图像在场同步时，开启计数器从0到最大值累计数值，并将所述数值发送到地址端口；
所述地址端口将计数器发送的计数值输出到第一存储器或者第二存储器；
所述第一存储器根据计数值将相应的直方图数据输出到同步加法器的端口；
当时钟驱动发送一个脉冲信号时，所述同步加法器执行一次加法操作，并输出新的直方图数据，形成直方图均衡查找表；
所述第一存储器和所述第二存储器随时钟驱动的脉冲信号交换工作状态，当所述第一存储器计算直方图数据时，所述第二存储器则读取直方图数据。
2.根据权利要求1所述的视频图像处理方法，其特征在于，所述智能终端计算每一帧图像的直方图数据，并将所述直方图数据保存在FPGA内部的存储器RAM中包括以下步骤：
智能终端获取监控的实时画面，并转换为电平信号输出到FPGA中；
所述FPGA根据电平信号选择数据输入端口，计算并输出相应的直方图数据；
将输出的所述直方图数据保存在所述FPGA内部的存储器RAM中。
3.根据权利要求1所述的视频图像处理方法，其特征在于，所述当每一帧图像在数据有效时，通过所述直方图均衡查找表将视频图像数据进行转换，并输出转换后的视频图像数据包括以下步骤：
当每一帧图像在数据有效时，所述第二存储器的地址端口接通视频图像数据端口，并输入视频图像数据；
所述第二存储器接收所述视频图像数据，并在直方图均衡查找表中查找对应的直方图均衡数据；
根据所述第二存储器查找的直方图均衡数据，对应地转换视频图像数据，并输出转换后的视频图像数据。
4.一种智能终端，其特征在于，包括处理器，以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有视频图像处理的程序，所述视频图像处理的程序被所述处理器执行时用于实现以下步骤：
智能终端计算每一帧图像的直方图数据，并将所述直方图数据保存在FPGA内部的存储器RAM中；
直方图数据由直方图获取模块获取，直方图获取模块根据选择信号的高低选择输入端口以及输出直方图数据；
当每一帧图像在场同步时，累加所述直方图数据并形成直方图均衡查找表；
当每一帧图像在数据有效时，通过所述直方图均衡查找表将视频图像数据进行转换，并输出转换后的视频图像数据；
在场同步期间，计算直方图数据，在数据有效期间，调整视频图像数据；
当每一帧图像在场同步时，开启计数器从0到最大值累计数值，并将所述数值发送到地址端口；
所述地址端口将计数器发送的计数值输出到第一存储器或者第二存储器；
所述第一存储器根据计数值将相应的直方图数据输出到同步加法器的端口；
当时钟驱动发送一个脉冲信号时，所述同步加法器执行一次加法操作，并输出新的直方图数据，形成直方图均衡查找表；
所述第一存储器和所述第二存储器随时钟驱动的脉冲信号交换工作状态，当所述第一存储器计算直方图数据时，所述第二存储器则读取直方图数据。
5.根据权利要求4所述的智能终端，其特征在于，所述视频图像处理的程序被所述处理器执行时，还用于实现以下步骤：
智能终端获取监控的实时画面，并转换为电平信号输出到FPGA中；
所述FPGA根据电平信号选择数据输入端口，计算并输出相应的直方图数据；
将输出的所述直方图数据保存在所述FPGA内部的存储器RAM中。
6.根据权利要求4所述的智能终端，其特征在于，所述视频图像处理的程序被所述处理器执行时，还用于实现以下步骤：
当每一帧图像在数据有效时，所述第二存储器的地址端口接通视频图像数据端口，并输入视频图像数据；
所述第二存储器接收所述视频图像数据，并在直方图均衡查找表中查找对应的直方图均衡数据；
根据所述第二存储器查找的直方图均衡数据，对应地转换视频图像数据，并输出转换后的视频图像数据。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有视频图像处理的程序，所述视频图像处理的程序被处理器执行时用于实现权利要求1-3任一项所述视频图像处理方法。
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