一种适用于制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于

【技术实现步骤摘要】
一种适用于FPGA实现的改进图像双边滤波方法


[0001]本专利技术涉及一种适用于
FPGA
实现的改进图像双边滤波方法，属于计算机视觉人工智能应用

。

技术介绍

[0002]双边滤波在图像处理领域中有着广泛的应用，比如去噪
、
去马赛克
、
光流估计等等，作为图像处理的基础滤波模块，大量应用在图像分隔
、
目标检测
、
目标识别等领域中
。
[0003]双边滤波是一种结合了图像像素空间位置关系和像素值大小的非线性组合的保边滤波算法，无需迭代计算
。
从原理上讲，图像领域的滤波通常意义是希望去除噪声，使图像更加平滑
。
而传统的均值滤波
、
高斯滤波等只考虑空域，认为临近像素应该拥有相近的特性，这种假设在图像中的
Edge
处则不满足，如果仍用这种方式滤波则必定会导致边缘被模糊掉
。
为了达到保边效果，双边滤波通过结合空域和值域，在保证滤波效果的同时保持了边缘
。
双边滤波是一种结合图像的空间邻近度与像素值相似度的处理办法
。
在滤波时，该滤波方法同时考虑空间临近信息与颜色相似信息，在滤除噪声
、
平滑图像的同时，又做到边缘保存
。
[0004]由于双边滤波需要每个中心点邻域的灰度信息来确定其系数，而每个系数均是两个高斯函数的积，计算量较大，所以其速度与比一般的滤波慢很多，而且计算量增长速度为核大小的平方
。
[0005]若基于
FPGA
实现双边滤波，那么针对每个领域像素点计算的高斯函数将成为
FPGA
计算的瓶颈，需耗费大量的计算资源和计算时间，难以做到实时处理，因此改进双边滤波，使其能在
FPGA
中进行快速实现将具有较好的实用价值
。

技术实现思路

[0006]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种适用于
FPGA
实现的改进图像双边滤波方法
。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一方面，本专利技术提供了一种适用于
FPGA
实现的改进图像双边滤波方法，包括以下步骤：
[0009]设置双边滤波的卷积核大小；
[0010]基于卷积核大小设置卷积区域中每个邻域点的位置权值，基于卷积核大小预先设置多个像素差距权值；
[0011]对于每个卷积区域的双边滤波，首先计算卷积区域中每个邻域点与当前卷积区域中心点的像素差，根据像素差对所有邻域点进行排序，按照预先设置的像素差距权值以及排序结果对排序后的每个邻域点进行像素权值赋值；
[0012]将卷积区域每个点的位置权值与像素权值结合得到每个点的整体权值，基于每个点的整体权值和像素值进行加权求和得到该卷积区域的双边滤波结果；
[0013]最后根据步长对整幅图像进行双边滤波处理，得到双边滤波处理后的图像
。
[0014]作为本专利技术的优选实施方式，所述卷积区域内每个邻域点按照离中心点的欧式距离赋予不同的位置权值，离中心点距离越近的点，权值越大
。
[0015]作为本专利技术的优选实施方式，所述预先设置的像素差距权值根据卷积区域中邻域点的个数设置，按照预设的规律设置每个像素差距权值的大小
。
[0016]作为本专利技术的优选实施方式，根据像素差对所有邻域点进行从小到大排列，对像素差最小的邻域点赋予最大的像素差距权值，以此类推，对所有邻域点赋值
。
[0017]作为本专利技术的优选实施方式，将卷积区域中每个邻域点的位置权值与像素权值的积作为每个邻域点的整体权值，卷积区域内所有点的整体权值和为
1。
[0018]另一方面，本专利技术还提供了一种适用于
FPGA
实现的改进双边滤波系统，包括图像双边滤波模块，该模块通过以下步骤对图像进行双边滤波处理：
[0019]设置双边滤波的卷积核大小；
[0020]基于卷积核大小设置卷积区域中每个邻域点的位置权值，基于卷积核大小预先设置多个像素差距权值；
[0021]对于每个卷积区域的双边滤波，首先计算卷积区域中每个邻域点与当前卷积区域中心点的像素差，根据像素差对所有邻域点进行排序，按照预先设置的像素差距权值以及排序结果对排序后的每个邻域点进行像素权值赋值；
[0022]将卷积区域每个点的位置权值与像素权值结合得到每个点的整体权值，基于每个点的整体权值和像素值进行加权求和得到该卷积区域的双边滤波结果；
[0023]最后根据步长对整幅图像进行双边滤波处理，得到双边滤波处理后的图像
。
[0024]作为本专利技术的优选实施方式，所述卷积区域内每个点按照离中心点的欧式距离赋予不同的位置权值，离中心点距离越近的点，权值越高；
[0025]所述预先设置的像素权值根据卷积区域中邻域点的个数设置，按照特定的规律设置每个权值大小，根据像素差对所有邻域点进行从小到大排列，最小的邻域点赋予最大的像素权值，以此类推，对所有邻域点赋值
。
[0026]作为本专利技术的优选实施方式，将卷积区域中每个点的位置权值与像素权值的积作为每个点的整体权值，卷积区域内所有点的整体权值和为
1。
[0027]再一方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器
、
处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术任一实施例所述的一种适用于
FPGA
实现的改进双边滤波实现方法
。
[0028]再一方面，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术任一实施例所述的一种适用于
FPGA
实现的改进双边滤波实现方法
。
[0029]本专利技术具有如下有益效果：
[0030]1、
本专利技术基于
FPGA
实现过程的资源受限
、
对非线性运算难以实时完成的特点，对双边滤波进行改进，吸取双边滤波同时考虑空间域和值域差别的优势，将非线性高斯运算转化为易于实现的权值因子进行加权处理，在保留了算法性能的同时，大大降低了实现的复杂度；能够在资源受限的
FPGA
中以较少计算资源实时实现改进双边滤波，满足保留边缘同时滤除高频噪声的要求；对实时性要求较高
、
同时产品功耗
、
体积受限的嵌入式产品场
景，具有一定的应用价值
。
附图说明
[0031]图1为本专利技术流程图；
[0032]图2为本专利技术卷积核尺寸为3时位置权值分布图
。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于
FPGA
实现的改进图像双边滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：设置双边滤波的卷积核大小；基于卷积核大小设置卷积区域中每个邻域点的位置权值，基于卷积核大小预先设置多个像素差距权值；对于每个卷积区域的双边滤波，首先计算卷积区域中每个邻域点与当前卷积区域中心点的像素差，根据像素差对所有邻域点进行排序，按照预先设置的像素差距权值以及排序结果对排序后的每个邻域点进行像素权值赋值；将卷积区域每个点的位置权值与像素权值结合得到每个点的整体权值，基于每个点的整体权值和像素值进行加权求和得到该卷积区域的双边滤波结果；最后根据步长对整幅图像进行双边滤波处理，得到双边滤波处理后的图像
。2.
根据权利要求1所述的一种适用于
FPGA
实现的改进双边滤波实现方法，其特征在于，所述卷积区域内每个邻域点按照离中心点的欧式距离赋予不同的位置权值，离中心点距离越近的点，权值越大
。3.
根据权利要求1所述的一种适用于
FPGA
实现的改进双边滤波实现方法，其特征在于，所述预先设置的像素差距权值根据卷积区域中邻域点的个数设置，按照预设的规律设置每个像素差距权值的大小
。4.
根据权利要求1所述的一种适用于
FPGA
实现的改进双边滤波实现方法，其特征在于，根据像素差对所有邻域点进行从小到大排列，对像素差最小的邻域点赋予最大的像素差距权值，以此类推，对所有邻域点赋值
。5.
根据权利要求1所述的一种适用于
FPGA
实现的改进双边滤波实现方法，其特征在于，将卷积区域中每个邻域点的位置权值与像素权值的积作为每个邻域点的整体权值，卷积区域内所有点的整体权值和为
1。6.
一种适用于
FPGA

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，庄莉，赵峰，王秋琳，宋立华，陈江海，邱镇，黄晓光，
申请(专利权)人：福建亿榕信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：