[发明专利]基于FPGA平台的空域和像素域混合降噪方法

权利要求书

1.一种基于FPGA平台的空域和像素域混合降噪方法，其特征在于：包括像素信息缓存模块、图像边缘扩展模块、降噪强度和混合半径接收模块、滤波算子生成模块、图像滤波模块、图像裁剪和输出模块，所述方法包括以下步骤：

(ⅰ)图像输入；

(ⅱ)像素信息缓存

在BAYER格式图像上，根据输入滤波半径的需要，计算需要缓存像素的行数，并逐行滚动地存入RAM缓存资源中，不同滤波半径所需读取的行号和行数也不同，需输出各行缓存位置信息，以供后续模块随时读取；

(ⅲ)图像边缘扩展

在像素信息缓存模块的基础上，根据半径设置，对像素缓存输出的行首尾两端像素进行复制，以保证滤波输出有效宽度同输入有效宽度相同，复制的像素占用水平消隐部分，同步信号相应扩展，同时，根据BAYER模式数据的特性，采取隔行隔列筛选提取的方式，组成新的像素信息阵列；

(ⅳ)降噪强度和混合半径接收

接收外部输入的降噪强度、混合半径、降噪模板系数阈值参数，根据图像亮度、增益条件，对输入值进行修正，从而得出用于生成滤波算子模板的各项系数；

(ⅴ)滤波算子生成

根据降噪强度和混合半径接收模块生成的修正后的半径、降噪强度、阈值、图像亮度、增益参数，计算输出最终的N*N滤波模板，N的值由半径决定，算子各项系数由强度和阈值决定，针对每个像素点生成不同的滤波算子，并对扩展后的像素信息进行2D卷积操作，输出卷积结果；

(ⅵ)图像滤波；

(ⅶ)图像裁剪和输出

逐行对滤波后的图像信息及同步信号进行以像素为单位的裁剪，同时按输入BAYER序列对滤波结果进行排列，使最终输出BAYER格式数据与输入点相对应；

(ⅷ)图像输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA平台的空域和像素域混合降噪方法，其特征在于：所述步骤(ⅳ)中图像平均亮度、增益与输入值的关系如下式限定：

其中：r为输入半径，S为降噪强度，t为降噪参数阈值，Lavg为图像平均亮度，G为图像相对增益，offset₁和offset₂为公式的补偿值。

3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA平台的空域和像素域混合降噪方法，其特征在于：所述offset₁和offset₂分别为0.85和0.45。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA平台的空域和像素域混合降噪方法，其特征在于：所述步骤(ⅴ)中半径、降噪强度、阈值、图像亮度、增益之间有如下式限定：

其中：x，y为滤波模板相对中心点的坐标，r为半径即滤波模板上点(x,y)与中心点的距离，S为降噪强度，t为降噪阈值，ΔL为点(x，y)与图像中心点亮度差，G为图像增益换算值，n为亮度补偿；当r>S*t时，点(x，y)滤波参数为0。