基于FPGA的彩色圖像增強系統設計

　1．2．2 色飽和度增強算法

　　HSI模型可以方便地對色調和飽和度進(jìn)行調整，但是其運算比較復雜，很難用硬件來(lái)實(shí)現。不過(guò)根據其原理，可以直接在RGB空間進(jìn)行色飽和度的調整。這里假設RGB立方體內任一點(diǎn)P(r，g，b)，容易求出其在灰度軸上的投影點(diǎn)P*

，連接P和P*，這是一條等色調線(xiàn)，如圖3所示。

　　只要在P*P的延長(cháng)線(xiàn)上找到合適的點(diǎn)(如P1或P2)，就可以對P點(diǎn)的飽和度進(jìn)行增強。由于已知P和P*的坐標，可以求得直線(xiàn)P*P方程：

　　令式(6)的值為t，可求得直線(xiàn)P*P的參數方程：

　　則色飽和度的調整就可通過(guò)調整t的取值來(lái)實(shí)現。當t∈(-1，0)時(shí)，得到的點(diǎn)在P*和P之間，飽和度減弱；當t>O時(shí)，得到的點(diǎn)在P*P之外，飽和度增強。

　　2 設計思路

　　2．1 對比度擴展

　　用硬件實(shí)現浮點(diǎn)運算效率較低，這里采用查表的方法，在YCbCr空間進(jìn)行灰度變換，如圖4所示。

　　2．2 色飽和度增強

　　色飽和度調整在RGB空間進(jìn)行，設計為流水線(xiàn)操作，如圖5所示。

　　色飽和度增強是有針對性的，對于不同色飽和度的像素要作不同的處理?？梢园岩环鶊D像的色飽和度分為4個(gè)等級，對于色飽和度低的像素進(jìn)行增強處理，而對于飽和度很高的像素則不進(jìn)行處理甚至是抑制處理。圖5所示是進(jìn)行2級的色飽和度調整的流水線(xiàn)操作：第1級令t=1，運算結果若溢出則轉入第2級調整(t=0．5)。若運算結果還是溢出，則輸出保持原輸入值(iR，iC，iB)。流水線(xiàn)操作使得平均每個(gè)像素的飽和度調整只需1個(gè)時(shí)鐘周期就能完成，只是輸入相對輸出有6個(gè)時(shí)鐘周期的延時(shí)。為了達到更好的效果，可以增加飽和度調整運算的級數，后果是需要占用更多的硬件資源以及帶來(lái)更長(cháng)的延時(shí)。