【技术实现步骤摘要】
基于FPGA亮度自适应的CMOS图像降噪方法、系统与计算机可读介质
[0001]本专利技术涉及CMOS图像传感器降噪
,尤其涉及一种基于FPGA亮度自适应的CMOS图像降噪方法、系统与计算机可读介质。
技术介绍
[0002]随着CMOS技术的高速发展,CMOS图像传感器已经广泛应用在各类场合中。但CMOS图像传感器在将光信号向电信号转换时,总会引入各种噪声,不利于后续环节的图像传输和观测。为了解决图像因噪声过多影响观测的问题,必须对含有噪声的图像进行实时的降噪处理。
[0003]目前,针对CMOS图像传感器的图像降噪方法主要有中值滤波、均值滤波、双边滤波等。中值滤波(MedianFilter)是一种非线性滤波,原理是取滤波模板内像素值得中值代替中间像素值,主要用来处理椒盐噪声。均值滤波(AverageFilter)是一种线性滤波,原理是取滤波模板内像素值的均值代替中心像素值,主要用来处理高斯噪声。然而,CMOS图像传感器在不同照度下呈现的噪声分布和噪声程度不同,如果采用单一的滤波方法进行实时降噪,容易造成图像在高照度下细节丢失,或低照度下降噪强度不够等问题;而复杂的混合滤波算法虽然可以解决处理不同噪声的问题,但算法的复杂度高,在FPGA中难以实现,不利于实时处理显示。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中存在的问题,根据本专利技术目的的第一方面,提出一种基于FPGA亮度自适应滤波的CMOS图像降噪方法,包括以下步骤:
[0005]步骤1、FPGA内部缓存模块接收CMOS图像传 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA亮度自适应的CMOS图像降噪方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、FPGA内部缓存模块接收CMOS图像传感器输出的图像,并进行图像的行缓存处理,其中依照预设的滤波模板大小确定缓存行数;步骤2、依据图像的平均灰度值和曝光增益估计当前照度模拟值,并基于当前照度模拟值与环境照度状态进行自适应选择滤波模式;步骤3、依据所选择的滤波模式,对模板内图像数据进行处理,获取滤波后的图像数据;步骤4、FPGA内部缓存模块存储滤波处理后的图像数据;以及步骤5、输出滤波后图像。2.根据权利要求1所述的基于FPGA亮度自适应的CMOS图像降噪方法,其特征在于,所述FPGA内部缓存模块接收CMOS图像传感器输出的图像,并进行图像的行缓存处理,包括:将CMOS图像传感器输出的12位的图像数据记为data,1位的行同步信号记为hs,1位的帧同步信号记为vs,1位的数据有效信号记为de;在降噪处理前,按照下述方式进行行缓存:将某一像素对应的data,hs,vs,de共15位数据整合,通过FPGA内部的移位寄存器进行行缓存操作,缓存行数为预设的滤波模板大小。3.根据权利要求2所述的基于FPGA亮度自适应的CMOS图像降噪方法,其特征在于,所述依据图像的平均灰度值和曝光增益估计当前照度模拟值,并基于当前照度模拟值与环境照度状态进行自适应选择滤波模式,包括:步骤2
‑
1、结合vs和hs信号,统计出一帧图像不同区域灰度值平均值G
s
(i),w代表不同区域的均值的权重,i代表不同区域位号,k代表区域的总数;通过累加和移位运算得出一帧图像的平均灰度值G
ave
:步骤2
‑
2、通过加权平均灰度值G
ave
和自适应滤波亮度阈值G
adp
计算当前照度模拟值B
cu
:B
cu
=G
adp
*G
ave
*c
br
其中,c
br
为照度阈值系数。若B
cu
>B
st
,代表环境照度较高,进行第一模式的滤波处理;若B
cu
≤B
st
,代表环境照度较低,进行第二模式的滤波处理。4.根据权利要求3所述的基于FPGA亮度自适应的CMOS图像降噪方法,其特征在于,依据所选择的滤波模式,对模板内图像数据进行处理,获取滤波后的图像数据,包括:第一模式的滤波处理:(1)基于在步骤1中所述的滤波模板,为3
×
3的滤波阵列:三行像素依次表示为F
l
,C
l
,N
l
;三列像素依次表示为F
p
,C
p
,N
p
;滤波阵列的九个像素的坐标值为行、列像素坐标的组合,具体如下:F
l
F
p
F
l
N
p
F
l
N
p
C
l
F
p
C
l
C
p
C
l
N
p
N
l
F
p
N
l
C
p
N
l
N
p
(2)按下式计算出滤波模板的像素值的均值P
ave
,其中c1~c8为中心像素周围像素的加权系数:(3)通过五次排序计算出滤波模板的像素值的中值:首先,分别计算出滤波模板的三列数据中的每一列的最大值、中值和最小值,得到一组最大值、一组中值和一组最小值;然后,以所得到的一组最大值、一组中值和一组最小值为基础,分别排序获得该组最大值中的最小值、该组中值中的中值和该组最小值中的最大值,依次获得一个最小值、一个中值以及一个最大值;最后,计算前述获得一个最小值、一个中值以及一个最大值的中值MED,即作为滤波模板的中值P
cen
;(4)通过以下流程判断滤波模板的中心像素是否为边缘点:首先,分别计算以滤波模板的中心像素C
l
C
p
点为中心的水平、垂直、45
°
、135
°
四个方向的梯度;然后,将四个方向的梯度相加,得出中心点的梯度值G;最后,比较G和G
st
的大小,G
st
为边缘梯度预设值:若G>G
st
,则输出P
ave
作为下一步骤的原始数据D
ave
;若G≤G
st
,则输出C
l
C
p
作为下一步骤的原始数据D
ave
;(5)设定D
val
为预设的亮度值容差,比较D
ave
与P
ave
+D<...
【专利技术属性】
技术研发人员:季云洲,杨锋,顾燕,董隽媛,李海生,朱波,吕扬,焦国力,乔延婷,
申请(专利权)人:北方夜视科技南京研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:
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