本文詳細介紹了多種圖像處理技術(shù)，包括RG/GB單通道提取、亮度和對比度調(diào)整、圖像反轉(zhuǎn)、均值濾波、高斯濾波、圖像銳化、中值濾波、閾值分割、邊緣檢測（Sobel算子）、圖像膨脹與腐蝕、開運算與閉運算、Tophat形態(tài)學(xué)濾波、RAW8轉(zhuǎn)RGB888、彩色圖像均值濾波、Alpha背景疊加、直方圖灰度拉伸算法以及自動白平衡算法。每種算法都提供了實現(xiàn)方法和相關(guān)公式，涵蓋了圖像處理的核心概念和技術(shù)。

1、RG/GB單通道提取，采用2x2陣列

其實現(xiàn)方法，用ram緩存兩行圖像數(shù)據(jù)，對緩存的數(shù)據(jù)進行間隔4個數(shù)據(jù)讀取，以此一個固定的數(shù)據(jù)替換其余三個顏色值

2、亮度增加

其公式為：

Q = a * i + b

其中i為輸入原像素值，a為調(diào)節(jié)對比度，b為調(diào)節(jié)亮度

實現(xiàn)方法為：只需將原像素值加上需要增加亮度的值即可（注：不要溢出）

3、對比度增加

其公式為：

Q = a * i +b

其中i為輸入原像素值，a為調(diào)節(jié)對比度，b為調(diào)節(jié)亮度

實現(xiàn)方法：只需將原像素值乘上對比度值即可（注：不要溢出）

4、圖像反轉(zhuǎn)

其公式為：

Q = 255 - i;

其中i為原像素值

實現(xiàn)方法：將圖像值的最大值減去原像素值

5、均值濾波

采用的3x3矩陣，先緩存三行圖像數(shù)據(jù)，在對數(shù)據(jù)進行相加，取均值

其除法部分可以轉(zhuǎn)化移位運算：

實現(xiàn)過程：

1024 / 9 = 113;

則可以讓其矩陣取和值乘以113，在進行右移10位，則得出需要均值

6、高斯濾波

實現(xiàn)方法：

對所有的權(quán)值乘以1024，在將權(quán)值與矩陣像素相乘并累加和，并在按照10249=113的原理，讓其和乘以113，在對其值進行右移20位，則該值就是要求的最終值

7、圖像銳化

圖像銳化，采用的是拉普拉斯算子，其算子模板如下：

采用第二個算子模板，其實現(xiàn)方法如下：

其實現(xiàn)方法：將算子模塊中的值分成兩部分，一部分是正值，另一部分是負值， 1、在將正值和負值進行比較，如果正值大于負值，則正值減去負值，在與p(4)像素加

2、在將正值和負值進行比較，如果正值小于負值，則負值減去正值，在p(4)像素值減去該值

8、中值濾波

其模型如下：

其實現(xiàn)方法：

設(shè)置9個cnt值做排序標識，讓矩陣中的值對另外8個值進行比較，其中標識值為4的，就代表其值為中間值

9、閾值分割

其公式如下：

設(shè)置閥值區(qū)間，當在這個閥值區(qū)間內(nèi)，則該像素值轉(zhuǎn)化為0輸出，不在這個閥值區(qū)間內(nèi)的像素則輸出255或其他定義的值

10、邊緣檢測（sobel）

其sobel算子3x3模型如下：

公式部分補充：

得到gxy值后，根據(jù)設(shè)置的閥值，當大于該閥值，則該像素輸出為16’01，否則為8’hff,將像素二值化

其實現(xiàn)過程：

1、將模板Gx分為正值和負值累加，當正值大于負值時，則正值減去負值，否則是負值減去正值

2、同理模板Gy也是如此，然后在得出的值分別進行平方，在進行累加求和

3、最后對該值進行開平方（開平方可用cordic算法轉(zhuǎn)化sqrt,也可以調(diào)用ip核）

4、得到開平方的值進行與閥值比較，將像素二值化

11、圖像膨脹

在sobel檢測之下，其公式：

求像素的最大值，進行輸出

其矩陣模型為3x3

實現(xiàn)方法：

設(shè)置9個cnt值做排序標識，讓矩陣中的值對另外8個值進行比較，其中標識值為8的，就代表其值為最大值

12、圖像腐蝕

在sobel檢測之下，其公式為：

求像素的最大值，進行輸出

其矩陣模型為3x3

實現(xiàn)方法：

設(shè)置9個cnt值做排序標識，讓矩陣中的值對另外8個值進行比較，其中標識值為0的，就代表其值為最小值

13、開運算

其原理過程是先腐蝕后膨脹的過程，其公式：

其實現(xiàn)過程：

在矩陣3x3中：

1、先進行緩存3行像素點（640）

2、在對3行像素點安順序各取三個值進行取最小值輸出像素

3、將輸出最小值的像素在進行緩存3行（640）

4、在對這3行像素點安順序各取三個值，進行取最大值，輸出像素值，則該算法完成

14、閉運算

其原理過程是先膨脹后腐蝕的過程，其公式：

其實現(xiàn)過程：

在矩陣3x3中：

5、先進行緩存3行像素點（640）

6、在對3行像素點安順序各取三個值進行取最大值輸出像素

7、將輸出最大值的像素在進行緩存3行（640）

8、在對這3行像素點安順序各取三個值，進行取最小值，輸出像素值，則該算法完成

15、Tophat 形態(tài)學(xué)濾波

其公式為：

矩陣為：3x3

其工作原理是，先對3x3像素矩陣進行開運算，比較值取p(4),當p(4)>=open(p(i))時，則Gxy = p(4) - open(p(i)),否則Gxy = 0 或者其他定義值

16、RAW8轉(zhuǎn)RGB888

選取矩陣：2x2

Cmos像機結(jié)構(gòu)：GB/RG

以G2為基準點，則該公式為：

則實現(xiàn)方法：

1、先緩存2行數(shù)據(jù)（640）

2、各讀取2個數(shù)據(jù)

3、對值進行分配為：

偶數(shù)行偶數(shù)列、偶數(shù)行奇數(shù)列、奇數(shù)行偶數(shù)列、奇數(shù)行奇數(shù)列

4、輸出各組8位顏色

17、彩色圖形進行均值濾波

矩陣：3x3

先將RAW8轉(zhuǎn)RGB888三原色輸出，然后在對其每個原色進行緩存3行,在進行取和輸出，該和值乘（1024/9）113值，最后將該值進行右移10位，則是最終像素輸出

18、Alpha 背景疊加

其效果實現(xiàn)是出現(xiàn)背景半透明狀態(tài)

公式為：

19、直方圖灰度拉伸算法

矩陣：2x2

實現(xiàn)方法：

緩存2個小于255的數(shù)，為最小值；緩存2個大于0的數(shù)為最大值；進行比較，用最大值減去最小值。做為查找表的標號；255/(B-A)部分做成查找表e

最后g(x,y)= e * (f(x,y)-min值)

20、白/晚自動曝光與增益算法

21、自動白平衡算法

百平衡算法有：灰度世界法、完美反射法、動態(tài)閥值法

現(xiàn)實現(xiàn)方法為：灰度世界法

原理：灰度世界法(Gray World)是以灰度世界的假設(shè)為基礎(chǔ)的，假設(shè)一張圖片具有大量的色彩變化，RGB 三分量的平均值趨于同一個灰度值 K。下面給出 K 的計算方法。

則公式為：

實現(xiàn)思路：

1、由于MT9V011攝像機有4個通道，將一幀的圖像數(shù)據(jù)按照奇偶行列將4個通道進行分配累加取和

2、在對4個通道的數(shù)據(jù)進行取平均值，并且要除以4，每個通道的數(shù)據(jù)占一幀圖像的四分之一

3、在將4個通道的數(shù)據(jù)累加取和，并對其進行取平均值K

4、將4個通道的數(shù)據(jù)，都進行取倒數(shù)的查找表s

5、輸出最終值：

R = R(原)ks

G= G(原)ks

B = B(原)ks

原文：

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