随着科技的进步以及社会的发展,监控系统被应用于各个领域并承担着越来越重要的角色。从部队到监狱、从银行到商场、从学校到住宅区甚至每一条街道都对于监控系统的需求与日俱增,并且对监控系统的清晰度、实时性甚至微光性能等要求也越来越高。随着人们夜间活动时间的增长,低照度甚至微光环境下体现的信息也越来越重要。微光夜视图像的主要特点是:1、图像灰度均值较低、信噪比低、对比度低,肉眼很难分辨场景内都包含哪些目标;2、图像灰度级分布集中,整帧图像通常集中在几十到几百的灰度级内,提高图像质量的手段较少。本文在分析微光夜视图像特点的基础上,设计了一种微光夜视图像增强系统,此系统将CMOS成像单元、处理单元和输出单元高度集成在一起,具有体积小、功耗低、夜视效果佳等特点。微光夜视图像一般对比度较低,并且图像中夹杂着较多的孤立点噪声,本文首先通过中值滤波、高斯滤波等模板滤波器对图像进行处理,去除暗电流、图像传输中噪声的孤立点噪声;针对图像灰度值集中分布在灰度级一侧的问题,本文设计了多子直方图均衡化图像增强算法,通过对图像进行直方图分区、动态范围调整,使夜视图像分布更加均匀,还能保留原有的图像细节;对直方图的灰度级概率进行调整、重新归一化,使夜视图像增强后不会出现过增强的现象,更好的提高图像质量;为了能够与多子直方图均衡化图像增强算法的效果进行比对,本文实现了基于灰度级统计的线性拉伸算法,利用灰度级在图像像素中出现的概率来确定线性拉伸的分区问题。本文提出了多种图像质量评价方法,搭建了基于FPGA的微光夜视图像增强系统,采用Xilinx公司生产的Virtex-5系列XC5VSX50T FPGA核心处理芯片,其具有强大的逻辑编程能力,本文最后进行了系统级试验及结果分析,用信息熵、对比度、信噪比等评价指标对增强后的图像质量进行评价,验证了算法的有效性和微光夜视图像增强系统的实时性。