彩色图像增强技术作为图像处理领域核心的预处理环节,一直备受海内外学者的关注,是该研究邻域的热点研究方向。目前,大多数彩色图像的增强算法均基于灰度图像进行研究改进,再将研究成果直接应用于彩色图像的增强,此类算法的增强结果容易产生图像偏色现象;也有部分学者针对彩色图像的增强进行研究,但大多采用软件进行算法实现,虽然能够对算法进行快速验证,但处理过程耗时较长,无法做到图像的实时增强处理。鉴于此,本文在详细分析了图像增强算法和基于MATLAB进行了仿真对比的基础上,提出了远距离目标应用场景下的一种基于FPGA实现的CLAHE改进算法,该算法以彩色图像增强的基本原理为研究基础,力图从根本上解决彩色图像增强的偏色问题;并基于FPGA进行硬件实现,使彩色图像增强的处理具有实时性。本文的主要研究内容如下:(1)本文以远距离目标的彩色图像增强作为具体应用场景,分析该应用场景的图像特点,以及该场景使用图像增强算法的目的。按照增强后图像应具有较好的视觉感受以及增强算法应满足较高实时性的要求,对比各基础算法的增强效果和基于硬件实现的可行性,本文主要对SMQT算法及CLAHE算法进行对比研究。分析了这两种增强算法的基本原理,根据硬件的实现要求改进了两种算法的实现流程,以硬件的实现方式在MATLAB软件中进行了仿真实验,对比了主观视觉感受和客观评价准则,选择将CLAHE算法作为后续基于FPGA具体实现的基础算法。(2)搭建CLAHE改进算法的硬件实现架构。将本文算法基于HSV彩色空间实现,不仅保证了增强过程中彩色图像的色调不发生变化,还能使该算法灵活处理并广泛应用;将多个相关子块的直方图统计结果存放于相同的BRAM资源中,使BRAM资源最大化利用,减少整个工程硬件资源的消耗;将计算映射函数过程中的迭代运算替换,修改映射函数,使增强过程快速处理,满足算法的实时性要求。最后,从增强效果和硬件指标两方面对该改进算法基于FPGA硬件实现的结果进行分析。结果表明:硬件实现的增强效果与MATLAB仿真的处理效果基本一致,验证了该改进算法基于FPGA硬件实现的可行性;该改进算法消耗LUT的个数为2947个,消耗BRAM个数为4.5个,相比较其它基于FPGA实现的CLAHE改进算法,本文算法整体硬件资源消耗较少;采用该改进算法对1920x1080的图像以30f/s的形式输入的视频信号进行增强处理,验证了该改进算法基于FPGA实现的实时性。