[發明專利]一種基于FPGA進化學習的數字圖像濾波電路設計方法

有效

• 申請號: 201410162913.3
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103945091B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 陶硯蘊;張宇禎;鄭建穎;楊勇;朱忠奎
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H04N5/21
• 分類號: H04N5/21
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒

1.?一種基于FPGA進化學習的數字圖像濾波電路設計方法，其特征在于：包括進化學習階段和濾波電路硬件實現階段，具體步驟如下：

（1）采用基因表達式對電路編碼，所述表達式包括頭部和尾部，所述頭部包含函數符號和終端點符號，所述尾部包含終端點符號；

（2）步驟（1）中的電路編碼集合構成初始群體；

（3）建立多目標進化模型，設含噪圖像像素點為I(x,y)，參考圖像的像素點為I_Ref(x,y)，圖像的行列大小為M*N，C表示進化群體中的候選電路，

目標函數1（大噪聲點數量限制）：

，

目標函數2（平均絕對誤差）：

，

多目標進化模型(Z₁(C)和Z₂(C)最小化的多目標)：

，

其中，為合成濾波電路所需要的FPGA邏輯細胞單元之和，表示電路C中使用的函數函數（F0-F28）需要的邏輯細胞，為的上界限，表示濾波圖像中比較參考圖像點差值大于閾值的像素點數量；

（4）步驟（2）中的初始群體經二階段進化策略，得到使濾波后圖像峰值信噪比高且圖像的大噪聲點數量降低的濾波電路，若未達到進化目標，則返回執行步驟步驟（1），若達到進化目標，則得到最優電路個體，進入電路實現階段；

（5）將最優電路個體轉換為VHDL程序；

（6）在進化濾波電路中加入消除競爭與冒險機制；

（7）將噪聲圖像進過FPGA濾波電路得到濾波圖像。

2.?根據權利要求1所述的FPGA進化學習的數字圖像濾波電路設計方法，其特征在于：所述二階段進化策略包括如下步驟：

1）所述一階段進化將進化群體經過（2+λ）ES進化策略選取2個最優個體并通過2個個體的變異操作生成種群中的其他個體，再以為目標進行單目標進化，若未達到最大限定的進化代數，則重復步驟1），若達到最大限定的進化代數，則執行下一步驟；

2）二階段進化復制步驟1）中的最優2個個體，生成新的種群，以為目標進行多目標進化，得到使濾波后圖像峰值信噪比高且圖像的大噪聲點數量降低的濾波電路，若未達到最大限定的進化代數，則重復執行步驟2），若達到最大限定的進化代數，則進化完成，進入電路實現階段。

3.?根據權利要求1所述的FPGA進化學習的數字圖像濾波電路設計方法，其特征在于：所述濾波電路輸出端加入8個D觸發器的同步電路。

4.?根據權利要求1所述的FPGA進化學習的數字圖像濾波電路設計方法，其特征在于：所述濾波電路采用33濾波窗口。