[發明專利]一種模板尺寸可變的圖像非線性濾波實時處理系統及方法

有效

• 申請號: 201410240583.5
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104050635B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 邊明明;齊春東;牛亞曉;岳榮剛;劉帥;周菊;金挺
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T1/60
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,李愛英

技術領域

本發明涉及一種圖像處理系統，具體涉及一種模板尺寸可變的圖像非線性濾波實時處理系統及方法，屬于圖像處理技術領域。?

背景技術

非線性濾波是數字圖像處理中常用的一種運算方式，它使用滑動模板窗口對圖像(灰度圖或二值圖)中的某個像素及其鄰域做處理，然后將得到的值代替模板中間位置的像素值，然后移動模板直到處理完圖像的所有像素。在圖像處理過程中，非線性濾波經常被運用，例如空間濾波中的二值中值濾波、最大值濾波以及形態學濾波中的二值腐蝕膨脹、灰度腐蝕膨脹等，在非線性濾波處理過程中，模板的大小往往會發生改變。?

傳統的非線性濾波處理系統主要包括模板形成模塊、行列計數模塊以及算法處理模塊，其中模板形成模塊用來獲得滑動窗口數據，行列計數模塊用來控制邊界處理，算法處理模塊用來處理不同的模板操作算法。模板形成模塊使用先進先出隊列(FIFO)作為行緩沖器保證滑動窗口每行的數據是同時獲取的，然后對獲得的各行數據進行分級寄存，這樣通過列延時就能在同一時鐘周期獲得處理所需要的窗口數據。傳統的非線性濾波處理系統存在的不足之處在于：(1)模板形成需要行延時和列延時進行時序對齊，這需要消耗許多額外的寄存器資源，也浪費了很多時鐘周期，初始計算延遲較大，不適合尺寸較大的模板運算；(2)模板大小不能改變，換句話說，如果模板發生改變，則需要調整處理時序，靈活性較弱；(3)對二值圖像進行濾波是基于比特級進行操作的，處理一次只?替換一個比特位，效率較低，如果原始圖像較大，這將會嚴重影響處理的實時性。?

發明內容

本發明解決的技術問題是：本發明提供了一種模板尺寸可變的圖像非線性濾波實時處理系統及方法，能夠解決現有技術中初始計算延遲較大、模板大小不能改變、實時性差等弊端。?

本發明的技術解決方案是：?

一種模板尺寸可變的圖像非線性濾波實時處理系統，包括：主狀態機模塊、行緩沖模塊、行緩沖存儲器組及塊處理模塊；?

主狀態機模塊根據當前選取的非線性濾波處理的模板尺寸N×N，控制行緩沖模塊分配N+1行所述行緩沖存儲器組；?

行緩沖模塊在主狀態機模塊的控制下，將輸入的原始圖像數據以字節的形式寫入所分配的N+1行行緩沖存儲器組中，并從N+1行行緩沖存儲器組中讀取N行數據以字節的形式發送給塊處理模塊；?

塊處理模塊在主狀態機模塊的控制下，對接收的N行數據采用當前選取的非線性濾波處理算法進行處理，并將非線性濾波處理后的數據以字節的形式輸出。?

進一步地，本發明所述行緩沖模塊在第一次將原始圖像數據寫入行緩沖存儲器組時，所寫入的原始圖像數據量為N行；從第二次開始，行緩沖模塊將原始圖像數據寫入行緩沖存儲器組時，所寫入的原始圖像數據量為1行，且寫入的1行數據采用流水循環的方式進行存儲；行緩沖模塊讀取N行數據采用流水循環的方式進行。?

進一步地，本發明所述行緩沖存儲器組是由靜態隨機訪問存儲器(SRAM)構成。?

進一步地，本發明所述當前選取的非線性濾波處理為二值膨脹、二值腐蝕、中值濾波、灰度腐蝕或灰度膨脹處理。?

進一步地，本發明塊處理模塊包括數據輸入模塊、二值操作模塊、二值中值濾波模塊、灰度操作模塊及數據輸出模塊；其中?

當對原始圖像進行二值膨脹或二值腐蝕處理時，?

數據輸入模塊將接收數據傳輸給二值操作模塊，二值操作模塊對接收的數據進行二值膨脹或二值腐蝕處理，并將處理的結果經數據輸出模塊傳輸出去；?

當對原始圖像進行二值中值濾波處理時，?

數據輸入模塊將接收數據傳輸給二值中值濾波模塊，二值中值濾波模塊對接收的數據進行中值濾波處理，并將處理的結果經數據輸出模塊傳輸出去；?

當對原始圖像進行灰度膨脹或灰度腐蝕處理時，?

數據輸入模塊將接收數據傳輸給灰度操作模塊，灰度操作模塊對接收的數據進行灰度腐蝕和灰度膨脹處理，并將處理的結果經數據輸出模塊傳輸出去。?

一種基于模板尺寸可變的圖像非線性濾波實時處理系統的圖像處理方法，具體步驟為：?

步驟一、行緩沖模塊將原始圖像數據寫入外部靜態隨機存儲器的0至N-1行中；?

步驟二、行緩沖模塊讀取外部靜態隨機存儲器中N行的數據，并傳輸給塊處理模塊；?

步驟三、塊處理模塊對接收的N行數據采用當前選取的非線性濾波處理算?法進行處理，并將處理后的數據以字節的形式進行輸出；同時，行緩沖模塊將1行原始圖像數據寫入外部靜態隨機存儲器的第N行；?