CLAHE圖像算法原理

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

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

CLAHE算法求解主要包括計算直方圖、CDF及其變換函數(shù)。為了減少圖像處理時 CLAHE 算法的計算次數(shù)，通常對圖像進行劃分區(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)進行劃分，一般按照8*8進行圖像區(qū)域劃分的。A區(qū)域采用直接映射法對圖像數(shù)據(jù)進行計算；B區(qū)域采用線性插值法對圖像數(shù)據(jù)進行計算；C區(qū)域采用雙線性插值法對圖像數(shù)據(jù)進行計算，如下圖所示。

CLAHE圖像算法的FPGA實現(xiàn)

按照CLAHEN算法的原理進行FPGA框架的搭建，主要分為三個模塊組成。它們分別是zone_division、chahe_zone_cal、clahe_data_cal。
zone_divisoin模塊的作用實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的區(qū)域劃分；

clahe_zone_cal模塊的作用實現(xiàn)對分區(qū)數(shù)據(jù)的直方圖統(tǒng)計；

clahe_data_cal模塊的作用實現(xiàn)對分模塊數(shù)據(jù)的映射計算。

3.CLAHE算法仿真運算

4.算法效果展示

采用的圖像是網(wǎng)絡用matlab實現(xiàn)的算法的照片

通過對圖像進行仿真驗證，效果與matlab處理的效果相近，證明了FPGA實現(xiàn)該算法是可以的。