[發明專利]一種高效的圖像降噪算法及硬件實現裝置

無效

• 申請號: 201010206813.8
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN102170519A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 楊平中;李興仁;王廷
• 申請（專利權）人: 上海盈方微電子有限公司
• 主分類號: H04N5/21
• 分類號: H04N5/21
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種視頻圖像處理系統，更具體的是，涉及視頻圖像處理時，一種對圖像進行高效的降噪算法及其硬件實現裝置。

背景技術：

視頻圖像信號在攝制、處理、傳輸的過程中，不可避免的要受到一些噪聲的干擾，最常見的噪聲類型為椒鹽噪聲和高斯噪聲，嚴重影響了視頻圖像的視覺效果，因此對視頻圖像進行濾波降噪成為視頻處理系統的一個重要環節。

常規的濾波算法分為線形濾波和非線性濾波，均值濾波是最常用的線性濾波算法，能夠非常有效的濾除高斯噪聲，同時使得圖像變得模糊，造成圖像邊緣信息的丟失，對于椒鹽噪聲，均值濾波不僅不能濾除，反而會對椒鹽噪聲造成噪聲擴散。中值濾波是最常用的非線性濾波算法，能夠非常有效的濾除噪聲個數低于濾波范圍內像素個數一半的椒鹽噪聲，也會把圖像的邊緣像素點當作椒鹽噪聲點濾除，使得邊緣變得模糊，同時對高斯噪聲的濾除起到很小的作用。中值濾波算法需要進行多個像素點的排序，隨著像素點數的增多排序需要較長的運算時間，快速取中值的算法成為中值濾波硬件實現的關鍵。

噪聲在視頻圖像內是隨機分布的，因此考慮幀間降噪能夠把噪聲平均到多幀圖像從而取得比幀內降噪更好的效果，但幀間降噪往往需要存儲多幀圖像，需要額外的幀存儲空間。因此一種需要低硬件實現代價同時能夠對椒鹽噪聲和高斯噪聲取得較好的濾波降噪效果的高效算法成為研究的目標。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種用于視頻圖像處理的高效降噪算法及其硬件實現裝置。更具體的說，該方法是在視頻圖像處理進行降噪處理時，對圖像進行梯度預檢測，根據檢測的結果選擇快速中值濾波或方向均值濾波的算法，并給出算法的硬件實現裝置。

下面詳細介紹本發明的具體技術方案：

一種高效的圖像降噪算法及硬件實現裝置。

該系統包括：

一種高效的圖像降噪算法及硬件實現裝置對圖像進行梯度預檢測，并把梯度預檢測的結果進行分析判斷，選擇適當的降噪的算法；

一種高效的圖像降噪算法及硬件實現裝置對椒鹽噪聲進行快速中值濾波。

一種高效的圖像降噪算法及硬件實現裝置對高斯噪聲進行方向均值濾波。

一種高效的圖像降噪算法及硬件實現裝置可以靈活的選擇濾波算法或無濾波直接輸出，硬件實現采取并行運算的方式。

其特征在于：

本發明所述方法對圖像進行梯度預檢測，根據梯度檢測的結果選擇適當的降噪算法。

本發明所述方法對椒鹽噪聲進行中值濾波，并行運算加快計算速度。

本發明所述方法對高斯噪聲進行方向均值濾波，在濾除高斯噪聲的同時避免尚未確定的椒鹽噪聲對待降噪像素點的影響。

本發明所述方法可以靈活的選擇濾波算法或無濾波直接輸出，保持圖像的邊緣信息，整個降噪裝置采取并行處理的方式加速運算速度。

附圖說明：

以下結合附圖和具體實施方式來進一步說明本發明。

圖1為本發明所述算法的流程圖。

圖2為本發明所述算法的梯度檢測圖。

圖3為本發明所述裝置的快速中值濾波器結構圖。

圖4為本發明所述裝置的方向均值濾波算法圖。

圖5為本發明所述裝置的整體硬件實現結構圖。

具體實施方式：

下面將結合附圖進一步闡述本發明。

如圖1所示為高效降噪算法的流程圖，對于一幅噪聲圖像首先形成一個3乘3的矩陣，進行梯度預檢測，對梯度檢測的結果進行分析判斷是否屬于椒鹽噪聲，若為椒鹽噪聲則進入快速中值濾波器，否則進入方向均值濾波器或直接輸出保存，并根據梯度檢測的結果選擇輸出的數據，最后得到降噪后的圖像。

如圖2所示為梯度檢測圖，對于一幅圖像選擇3行3列形成一個3乘3的矩陣，矩陣中央點為待濾波像素點，計算待濾波像素點水平方向、垂直方向、45度方向和135度方向的梯度值，計算公式為：

D₀＝|2e-d-f|

D₉₀＝|2e-b-h|

D₄₅＝|2e-c-g|

D₁₃₅＝|2e-a-i|

公式1

若4個方向的梯度值皆大于一個閾值Th，則認為待濾波點為一個椒鹽噪聲點，選擇進行中值濾波；若4個方向的梯度值大于閾值Th的個數小于4個，則待濾波點可能是邊緣像素點或平坦區域，選擇直接保存或對當前點進行方向均值濾波，這樣對非椒鹽噪聲點沒有進行中值濾波，從而減小了中值濾波對邊緣的平滑和模糊，很好的保持了圖像的邊緣信息。