1.算法运行效果图预览

将gamma=2.2和gamma=1/2.2的数据分别导入到matlab进行对比：

2.算法运行软件版本

matlab2022a

3.部分核心程序

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2022/07/28 01:51:45
// Design Name: 
// Module Name: test_image
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//


module test_image;

reg i_clk;
reg i_rst;
reg [7:0] Buffer [0:100000];
reg [7:0] II;
wire [7:0] o_gamma1_jiaoz;
wire [7:0] o_gamma2_jiaoz;
integer fids,idx=0,dat;
 
 
//D:\FPGA_Proj\FPGAtest\code_proj\project_1\project_1.srcs\sources_1
initial 
begin
	fids = $fopen("D:\\FPGA_Proj\\FPGAtest\\code_proj\\test0.bmp","rb");
	dat  = $fread(Buffer,fids);
	$fclose(fids);
end
 
 
 
initial 
begin
i_clk=1;
i_rst=1;
#1000;
i_rst=0;
end 

always #5 i_clk=~i_clk;
 
always@(posedge i_clk) 
begin
	II<=Buffer[idx];
	idx<=idx+1;
end
 

tops tops_u(
.i_clk            (i_clk),
.i_rst            (i_rst),
.i_I              (II),
.o_gamma1_jiaoz   (o_gamma1_jiaoz),
.o_gamma2_jiaoz   (o_gamma2_jiaoz)
);
integer fout1;
integer fout2;
initial begin
 fout1 = $fopen("SAVEDATA1.txt","w");
 fout2 = $fopen("SAVEDATA2.txt","w");
end

always @ (posedge i_clk)
 begin
    if(idx<=66617)
	$fwrite(fout1,"%d\n",o_gamma1_jiaoz);
	else
	$fwrite(fout1,"%d\n",0);
	
    if(idx<=66617)
	$fwrite(fout2,"%d\n",o_gamma2_jiaoz);
	else
	$fwrite(fout2,"%d\n",0);
end

endmodule
0X_008m

4.算法理论概述

基于LUT查找表方法的图像gamma校正算法是一种用于改善图像显示效果的技术，它通过对图像像素的灰度值进行非线性变换，使得图像在显示设备上的表现更接近人眼的视觉特性。

gamma校正算法的核心思想是根据人眼的视觉特性对图像像素的灰度值进行非线性变换。人眼对图像的亮度感知并不是线性的，而是对暗部和亮部的敏感度不同，对暗部的敏感度更高。因此，gamma校正算法通过对暗部像素进行较大的灰度值调整，对亮部像素进行较小的灰度值调整，使得图像在显示设备上的表现更接近人眼的视觉特性。

gamma校正算法的数学公式如下：

O = 255/255^(γ)*Image^(γ)

其中，I表示输入像素的灰度值，O表示输出像素的灰度值，γ表示gamma值，通常取值为2.2。该公式的含义是，将输入像素的灰度值I进行γ次方运算，得到输出像素的灰度值O。

在具体实现中，为了加快运算速度，通常会使用查找表（LUT）来存储预计算的结果。假设输入像素的灰度值范围为0~255，则可以生成一个大小为256的查找表，表中每个元素的值为对应灰度值的γ次方运算结果。在实现时，只需要输入像素的灰度值作为查找表的索引，即可得到对应的输出像素的灰度值。

基于LUT查找表方法的图像gamma校正算法的FPGA实现可以采用以下步骤：