[發明專利]尋找像素中值的方法

有效

• 申請號: 200710203187.5
• 申請日: 2007-12-18
• 公開（公告）號: CN101184158A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 李珣
• 申請（專利權）人: 四川長虹電器股份有限公司
• 主分類號: H04N5/21
• 分類號: H04N5/21
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所
• 代理人: 李順德

技術領域

本發明涉及圖像處理技術，特別涉及二維圖像中值濾波方法。

背景技術

一幅數字圖像由有限大小的像素組成，像素反映了圖像特定位置處的色彩和亮度信息。為了能夠通過硬件電路(如計算機等)進行處理，圖像心須用像矩陣或序列這樣的離散數據結構來表達。我們可以用二維矩陣來表示一幅數字圖像，在像素矩陣或序列中由一些彼此鄰接的像素組成的重要集合，我們稱之為鄰域。

圖像數據受獲取、存儲、處理電路等硬件的影響，以及傳輸過程中各種信號干擾等因素的影響而遭受污染，表現在圖像上就是畫面上出現了噪聲。為了減少這些破壞和隨之導致的圖像變差，需要用數字濾波器對圖像數據進行處理。

濾波處理的方法有多種，二維中值濾波就是其中的一種。所謂中值濾波就是對一個滑動的圖像鄰域內的像素值進行排序，然后用該鄰域內所有像素的像素值的中間值——像素中值(所有像素按像素值大小排序，處于中間位置的像素的像素值)代替鄰域中心像素的像素值，從而達到濾除噪聲的作用。上述像素值可以是像素的灰度值、發光值、亮度值或YUV空間的Y通道數據等。上述像素可以是構成靜止圖像或運動圖像單一圖像幀的像素。

中值濾波技術的關鍵在于能否準確、實時地找出每一個像素鄰域的中間值。要對像素時鐘頻率達到150MHz左右的標準清晰度或高清晰度視頻信號進行實時處理，如何設計一個高效高速的硬件電路，在此頻率范圍內能快速實現像素的排序，就是問題的關鍵所在。

現有的中值濾波器電路，通常實現的機理是采用直接排序或冒泡排序的方法找出序列的中間值。比如對于一個3×3的像素灰度值矩陣中的9個數據，記為Y[i]，i＝1～9。首先令Y[1]自成一個有序區，剩余的數據為無序區。然后從i＝2起直至i＝9為止，依次將Y[i]按大小順序插入當前的有序區Y[1，...，i-1]中，從而生成一個含9個記錄的有序區。最后取有序區的中間值Y[5]為中心像素所需的替代值。

上述方法的缺點在于首先需要完成所有像素的排序，速度慢，效率低。從輸入矩陣數據到輸出此矩陣的中間值，共需延時9拍。如果是對于7×7的矩陣鄰域，要找出中間值則需延時49拍。所以這類方法只適用于領域范圍小、矩陣規模不大，圖像信號分辨率不高、像素時鐘較低的情況。而一旦圖像信號達到高清晰度標準，這種排序求中值的方法就無法滿足時序要求了。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，就是針對現有濾波方法速度慢，效率低的缺點，提供一種根據中間值的特征，以流水的方式來確定其位置的中值濾波方法。

本發明解決所述技術問題，采用的技術方案是，尋找像素中值的方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.比較鄰域內fi與fj的大小，若fi＜fj，則寄存器fi_large_fj置“0”，寄存器fi_small_fj置“1”；若fi＞fj，則寄存器fi_large_fj置“1”，寄存器fi_small_fj置“0”；若fi＝fj，則寄存器fi_large_fj及寄存器fi_small_fj保持初始值“0”不變；其中：

fi為像素i的像素值；fj為像素j的像素值；i，j＝1，2…，n；i≠j；n為所述鄰域內像素總數；

b.將各個寄存器fi_large_fj的值相加作為寄存器fi_num_left的值；

將各個寄存器fi_small_fj的值相加作為寄存器fi_num_right的值；

c.比較寄存器fi_num_left的值及寄存器fi_num_right的值與數字m的大小；若寄存器fi_num_left的值≤m，寄存器fi_num_right的值≤m，則像素i的像素值fi即為所述鄰域的像素中值；其中：m＝(n-1)/2。

本發明的有益效果是，摒棄了現有的從最小到最大“全排序求中值”的方式，而是采用流水線設計，通過多個中間比較寄存器及標志寄存器，對鄰域內的所有像素同時進行相對比較，根據中間值的特征以流水的方式來確定它的位置。不論是3×3的還是7×7的矩陣鄰域，或者其它類型的鄰域，從輸入矩陣數據到輸出此矩陣的中間值，都只需最多8拍即可完成。從而有效提高電路工作的頻率范圍，滿足目前視頻圖像標準中所有標準清晰度、高清晰度分辨率格式下的像素時鐘的頻率要求。具有效率高，速度快的特點。

附圖說明

圖1是實施例的示意圖；

圖2是幾種鄰域結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例，詳細描述本發明的技術方案。