基于fpga实现的自动白平衡算法

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1、基于FPGA实现的自动白平衡算法RealizationofAutoWhiteBalanceAlgorithmBasedonFPGA摘要自动白平衡技术广泛应用于图像采集和图像处理领域，满足了人们对图像信息的需求。现有的自动白平衡算法很多，它们在计算复杂度、白平衡处理效果以及硬件适应性等方面存在着很大的差异。尽管这些算法都能得到较好的色彩还原效果，但是他们大多数是基于特定的假设条件，实际应用起来限制条件太多，因此实用性较差，尤其是对大块单一颜色的图像白平衡的处理是一个难点。本文通过对现有自动白平衡算法的研究，结合FPGA高性能、

2、低功耗、速度快、设计灵活、可扩充、可升级的特点，在不影响画面质量的前提下，改进了基于色温估计的自动白平衡算法，并在DE2开发板上验证算法的有效性。首先，本文介绍了色彩图像学的相关基础知识，包括：颜色基础知识、色温、颜色空间、颜色恒常及图像的一般处理流程。接下来对FPGA技术的相关基础知识和编程语言进行了详细的介绍。其次，研究现有灰度世界白平衡算法并对基于色温估计的自动白平衡算法进行了改进。灰度世界白平衡算法是基于特定的假设前提，当假设条件不成立（特别是当图像中有大面积色块），算法几乎失效。为了解决这个问题，本文通过对灰度世界

3、算法计算过程的研究，改进了基于色温估计的自动白平衡算法。最后，基于色温估计的自动白平衡算法的FPGA设计与效果验证。利用QuartusII10.1软件将该算法设计成VerilogHDL硬件描述语言，并经过时序分析、仿真、综合，最后下载到DE2开发板上的FPGA芯片。经过实验对比，表明在较低计算复杂度和不影响图像质量的前提下，在处理色彩单一的图像时，改进后的色温估计白平衡算法较灰度世界算法具有更好的色彩还原效果。关键词：自动白平衡，灰度世界算法，色温估计算法，FPGA，VerilogHDLABSTRACTAutomaticwh

4、itebalancetechnologyiswidelyusedinthefieldofimageacquisitionandimageprocessingtomeetthepeople'sdemandforinformation．Therearemanyexistingautowhitebalancealgorithms，andtheyaredifferentincomputationalcomplexity，thewhitebalanceprocessingeffectandhardwareadaptationandso

5、on．Althoughthesealgorithmscangetsatisfactorycolorrestoration,mostofthemarebasedoncertainassumptions．Inpractice，becauseofsomanyrestrictions，itspracticalityisverypoor．Especiallyprocessingtheimagewithlargeblocksofasinglecolorisdifficult．Afterstudyingtheexistingautomat

6、icwhitebalancealgorithm，theauthormakesfulluseoftheFPGA’sadvantages，suchas：highperformance，lowpowerconsumption，highspeed，aflexibleandextensibledesignfeatures，andputsnotdamagingthepicturequalityasaprecondition，hasimprovedautowhitebalancealgorithmsbasedoncolortemperat

7、ureestimation，andverifiedthevalidityofthealgorithmonaDE2developmentboards．First，thepaperintroducesthebasicknowledgeofcolorimages，including：colortemperature，colorspace，colorconstancy，andimageprocessing．ThendescribethebasicsofFPGAtechnologyandprogramminglanguageindet

8、ail．Second，bothresearchingtheexistinggrayworldwhitebalancealgorithmsandimprovingthealgorithmthatbasedoncolortemperatureestimation．Sincethegraywor