一种图像滤波方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种图像滤波方法及系统，包括对图像的所有像素点进行水平正向滤波；当第a行的像素点完成水平正向滤波后，对滤波后的像素点进行水平逆向滤波；当第b行的像素点完成水平逆向滤波后，对滤波后的像素点进行垂直正向滤波；当第k个像素点完成垂直正向滤波后，对滤波后的像素点进行垂直逆向滤波；输出滤波后的图像。由于每个方向的滤波均是在上一方向滤波还在进行中便开始了，使得在不减少滤波方向及次数的同时减少了运算的时间，降低了滤波运算过程中的缓存和延迟；同时，将滤波处理分为四个方向单独处理，降低了滤波运算的复杂度。因此，本发明专利技术提供的图像滤波方法及系统解决了图像滤波中存在的大缓存、高延迟、运算复杂的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种图像滤波方法及系统
本专利技术涉及图像视频信号处理
，特别涉及一种图像滤波方法及系统。
技术介绍
图像处理中经常用到FIR和IIR滤波器。FIR滤波器，称为有限长单位冲激响应滤波器，又称为非递归型滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件，它可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，因而FIR滤波器是较为稳定的系统。IIR滤波器，采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。由于运算中的舍入处理，使误差不断累积，有时会产生微弱的寄生振荡。现有的FIR滤波器效果受限于滤波窗的尺寸，一般来说，大窗相对于小窗可以获取更多的信息，滤波效果尤其对低频信号而言也更好。但是大窗意味着更多的存储与运算开销，相对于实现而言并不友好。IIR滤波器运算相对简单，但是潜在的会有相位偏差的风险。如果希望完美的消除相位差，则需要对垂直方向上的信号进行缓存，不仅需要一帧的存储开销，而且信号输出则存在较大延迟。因此，现有技术的滤波器无法在保证滤波效果的情况下节省存储空间和运算开销。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图像滤波方法及系统，以在保证滤波效果的前提下，解决图像滤波中存在的大缓存、高延迟、运算复杂的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种图像滤波方法，所述图像滤波方法包括：对所述图像的所有像素点逐行进行水平正向滤波；当所述图像的第a行的所有所述像素点完成水平正向滤波后，对水平正向滤波后的所述像素点逐行进行水平逆向滤波；当所述图像的第b行的所有所述像素点完成水平逆向滤波后，对水平逆向滤波后的所述像素点逐列进行垂直正向滤波；当所述图像的第k个像素点完成垂直正向滤波后，对垂直正向滤波后的所述像素点逐列进行垂直逆向滤波；当所有所述像素点全部完成水平正向、水平逆向、垂直正向及垂直逆向的滤波后，输出滤波后的图像；其中，a＝1，2，……M；b＝1，2，……M；第k个像素点的坐标为(x，y)，x＝1，2，……M；y＝1，2，……N。可选的，在所述图像滤波方法中，进行所述水平正向滤波、所述水平逆向滤波、所述垂直正向滤波以及所述垂直逆向滤波的方法包括：计算第t个像素点的梯度Gt以及若干个与所述第t个像素点同一滤波方向的像素点的梯度Gj、Gk……Gn，其中，第t个像素点的坐标为(xt，yt)，xt＝1，2，……M；yt＝1，2，……N；j，k，……n为与所述第t个像素点同一滤波方向的第j个像素点、第k个像素点、……第n个像素点；将所述第t个像素点的梯度与所述同一滤波方向的像素点的梯度进行加权平均得到梯度Gw，所述Gw的计算方式为：Gw＝∑WiGi，其中，Wi为依据所述同一滤波方向的像素点与所述第t个像素点的距离大小而分配的权重，i的取值包括t、j、k……n；利用所述梯度Gw和所述第t个像素点的滤波参数S计算所述第t个像素点的归一化权重FW，所述FW的计算方式为：Fw＝f(GW,S)，其中，f为以所述Gw和所述S为参数生成权重的函数或查找表；将所述第t个像素点的滤波像素值N(t)和第t-1个像素点的滤波输出值P(t-1)进行加权得到所述第t个像素点的滤波输出值P(t)，所述P(t)的计算方式为：P(t)＝FW×N(t)+(1-FW)×P(t-1)。可选的，在所述图像滤波方法中，所述计算第t个像素点的梯度Gt的方法为：将所述第t个像素点的滤波像素值N(t)与所述第t-1个像素点的滤波输出值P(t-1)求差以得到一差值，对所述差值取绝对值作为所述第t个像素点的梯度Gt。可选的，在所述图像滤波方法中，所述计算同一滤波方向的像素点的梯度的方法为：设第t-1个像素点的梯度为Gt-1和第t+1个像素点的梯度为Gt+1，将所述第t-1个像素点的滤波输出值P(t-1)与第t-2个像素点的滤波输出值P(t-2)求差以得到一差值，对所述差值取绝对值作为所述第t-1个像素点的梯度Gt-1；将所述第t个像素点的滤波像素值N(t)与第t+1个像素点的滤波像素值N(t+1)求差以得到一差值，对所述差值取绝对值作为所述第t+1个像素点的梯度Gt+1。可选的，在所述图像滤波方法中，所述滤波参数S为提前配置的，或根据所述输入图像自适应调整。可选的，在所述图像滤波方法中，在计算所述第t个像素点的归一化权重FW之前，所述方法还包括：估算所述第t个像素点的噪声标准差sigma(t)，并结合所述梯度Gw修订所述滤波参数S；根据修订后的所述滤波参数S生成所述第t个像素点的归一化权重FW，所述FW的计算方式为：可选的，在所述图像滤波方法中，修订所述滤波参数S的方法包括：计算梯度阈值Th＝min(6×sigma(t),Sat)，其中，Sat为所述梯度阈值Th的预定义饱和值；若所述梯度Gw不大于所述梯度阈值Th，则使用默认滤波参数Sd；若所述梯度Gw大于所述梯度阈值Th，则重新计算所述滤波参数S，所述滤波参数S的计算方式为：其中，Smax为所述滤波参数S的预定义饱和值。可选的，在所述图像滤波方法中，对垂直正向滤波后的所述像素点逐列进行垂直逆向滤波的方法包括：将所述第t个像素点进行垂直正向滤波后得到的所述第t个像素点的滤波输出值Pvd(t)与所述第t-1个像素点进行垂直正向滤波后得到的滤波输出值Pvd(t-1)求差以得到一差值，对所述差值取绝对值，得到所述梯度Gw；利用所述梯度Gw和所述第t个像素点的滤波参数S计算所述第t个像素点的归一化权重FW；将所述第t个像素点的滤波输出值Pvd(t)与所述第t-1个像素点的滤波输出值Pvd(t-1)依据所述归一化权重FW进行加权，得到所述第t-1个像素点的垂直逆向滤波的滤波输出值Pv(t-1)。为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种图像滤波系统，用于进行如上所述任一项的图像滤波方法，所述图像滤波系统包括：图像输入模块、图像滤波模块和结果输出模块；所述图像输入模块用于接收所述图像；所述图像滤波模块用于对所述图像进行滤波处理；所述结果输出模块用于输出滤波后的图像。可选的，在所述图像滤波系统中，所述图像滤波模块包括：数据缓存单元、梯度计算单元、噪声估计单元、权重计算单元、加权运算单元和数据输出单元；所述数据缓存单元用于从所述图像输入模块中接收和缓存所述图像，并对滤波过程中的数据进行暂存；所述梯度计算单元用于计算所述像素点的梯度；所述噪声估计单元用于估计所述图像的噪声强度；所述权重计算单元用于将所述梯度计算单元计算的结果与所述噪声估计单元计算的结果相结合，以动态调整加权权重；所述加权运算单元用于通过所述权重计算单元计算的结果和所述数据缓存单元中暂存的数据，运算得到滤波结果，所述数据输出单元用于在完成预定滤波次数后将所述滤波结果送至所述结果输出模块。本专利技术提供的图像滤波方法及系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像滤波方法，其特征在于，所述图像包括M×N个像素点，所述图像滤波方法包括：/n对所述图像的所有像素点逐行进行水平正向滤波；/n当所述图像的第a行的所有所述像素点完成水平正向滤波后，对水平正向滤波后的所述像素点逐行进行水平逆向滤波；/n当所述图像的第b行的所有所述像素点完成水平逆向滤波后，对水平逆向滤波后的所述像素点逐列进行垂直正向滤波；/n当所述图像的第k个像素点完成垂直正向滤波后，对垂直正向滤波后的所述像素点逐列进行垂直逆向滤波；/n当所有所述像素点全部完成水平正向、水平逆向、垂直正向及垂直逆向的滤波后，输出滤波后的图像；/n其中，a＝1，2，……M；b＝1，2，……M；/n第k个像素点的坐标为(x，y)，x＝1，2，……M；y＝1，2，……N。/n

【技术特征摘要】
1.一种图像滤波方法，其特征在于，所述图像包括M×N个像素点，所述图像滤波方法包括：
对所述图像的所有像素点逐行进行水平正向滤波；
当所述图像的第a行的所有所述像素点完成水平正向滤波后，对水平正向滤波后的所述像素点逐行进行水平逆向滤波；
当所述图像的第b行的所有所述像素点完成水平逆向滤波后，对水平逆向滤波后的所述像素点逐列进行垂直正向滤波；
当所述图像的第k个像素点完成垂直正向滤波后，对垂直正向滤波后的所述像素点逐列进行垂直逆向滤波；
当所有所述像素点全部完成水平正向、水平逆向、垂直正向及垂直逆向的滤波后，输出滤波后的图像；
其中，a＝1，2，……M；b＝1，2，……M；
第k个像素点的坐标为(x，y)，x＝1，2，……M；y＝1，2，……N。


2.根据权利要求1所述的图像滤波方法，其特征在于，进行所述水平正向滤波、所述水平逆向滤波、所述垂直正向滤波以及所述垂直逆向滤波的方法包括：
计算第t个像素点的梯度Gt以及若干个与所述第t个像素点同一滤波方向的像素点的梯度Gj、Gk……Gn，其中，第t个像素点的坐标为(xt，yt)，xt＝1，2，……M；yt＝1，2，……N；j，k，……n为与所述第t个像素点同一滤波方向的第j个像素点、第k个像素点、……第n个像素点；
将所述第t个像素点的梯度与所述同一滤波方向的像素点的梯度进行加权平均得到梯度Gw，所述Gw的计算方式为：Gw＝∑WiGi，其中，Wi为依据所述同一滤波方向的像素点与所述第t个像素点的距离大小而分配的权重，i的取值包括t、j、k……n；
利用所述梯度Gw和所述第t个像素点的滤波参数S计算所述第t个像素点的归一化权重FW，所述FW的计算方式为：Fw＝f(GW,S)，其中，f为以所述Gw和所述S为参数生成权重的函数或查找表；
将所述第t个像素点的滤波像素值N(t)和第t-1个像素点的滤波输出值P(t-1)进行加权得到所述第t个像素点的滤波输出值P(t)，所述P(t)的计算方式为：P(t)＝FW×N(t)+(1-FW)×P(t-1)。


3.根据权利要求2所述的图像滤波方法，其特征在于，所述计算第t个像素点的梯度Gt的方法为：将所述第t个像素点的滤波像素值N(t)与所述第t-1个像素点的滤波输出值P(t-1)求差以得到一差值，对所述差值取绝对值作为所述第t个像素点的梯度Gt。


4.根据权利要求2所述的图像滤波方法，其特征在于，所述计算同一滤波方向的像素点的梯度的方法为：设第t-1个像素点的梯度为Gt-1和第t+1个像素点的梯度为Gt+1，将所述第t-1个像素点的滤波输出值P(t-1)与第t-2个像素点的滤波输出值P(t-2)求差以得到一差值，对所述差值取绝对值作为所述第t-1个像素点的梯度Gt-1；将所述第t个像素点的滤波像素值N(t)与第t+1个像素点的滤波像素值N(t+1)求差以得到一差值，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏宇，田景军，刘学彦，尹东，李许强，
申请(专利权)人：上海富瀚微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31