基于fpga的拼接圖像斑點噪聲消除方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種基于FPGA (Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列）的拼接圖像斑點噪聲消除方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 對斑點噪聲的統(tǒng)計特性的研究表明，常見的斑點噪聲服從Rayleigh分布，其均值 與標準差成正比，這說明斑點噪聲是乘性的。但是在圖像拼接過程中，由于有N路信號輸 入，所以有可能對信號進行了縮放、對數(shù)壓縮、低通濾波以及插補運算等處理，從而改變了 原始信號的統(tǒng)計特性，其均值不再與標準差成正比，而是與方差成正比。根據(jù)這一特性， Loupas等在1989年又提出了一個較為復雜的斑點噪聲統(tǒng)計模型，設x為未被噪聲污染的信 號，n為與x相互獨立、零均值方差為1的高斯噪聲，y為觀察到的已被噪聲污染的信號，則 Loupas的斑點噪聲模型表示為：
[0003] y = x + (1)
[0004] 目前，拼接圖像中去除噪聲的抑制方法有兩類。第一類是復合方法。這類方法將 某方式得到的一組同一目標的圖像進行相干平均，以去除隨機噪聲。具體方式包括在不同 的時間、以不同的掃描頻率或從不同的空間位置對組織進行掃描。此方法較為成熟，但實現(xiàn) 過程較為繁瑣。
[0005]第二類方法是濾波方法。從現(xiàn)有文獻看，目前許多濾波去除噪聲的技術中，比較著 名的包括應用在各種信號數(shù)據(jù)處理中的Lee、Kuan和Frost濾波器。與此同時，不是由斑點 統(tǒng)計模型推導的其他濾波器也已提出并應用到斑點噪聲抑制中，如均值濾波器、中值濾波 器、幾何濾波器、小波變換濾波器、域內(nèi)細節(jié)拋棄法、形態(tài)濾波器、維納濾波等，近幾年還有 很多利用前幾種算法和別的算法的結合發(fā)展的新的斑點噪聲去除方法。這些方法在抑制斑 點噪聲的同時不同程度地降低了圖像的分辨率，并且很難保證圖像的實時性。
[0006] 另外，還可以利用FPGA采用幀相關處理方法來達到去除斑點噪聲的目的。幀相關 處理是最常見也是最古老的一種消除斑點的時間復合方法。幀相關處理一般是幀間的一階 遞歸濾波，可以表示為如下的形式：
[0007] y (n) =y (n-1) + (1- a ) x (n) 0〈@〈1 (2)
[0008] 式（2)中x(n)表示當前幀某線某采樣點的實測值，y(n)表示x(n)的濾波值，而 y(n-l)表示前一幀同樣位置采樣點的濾波值，濾波器系數(shù)0 -般是可選的。0越接近1， 遞歸濾波器的帶寬越窄，抑制斑點噪聲的作用越大，但圖象的實時跟蹤性越差。因此，我們 現(xiàn)有的幀相關處理算法中，0 -般取為0.5,再增大0，圖像的實時跟蹤性就變得很差。另 外，對于處理高清或超高清的拼接圖像技術，通常幀頻在30~60幀左右，而且采用計算機 軟件來來進行去噪，要求計算機的性能和顯卡性能都非常高，這樣就使得成本很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明實施例所要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術中拼接圖像的斑點噪聲消 除技術導致圖像分辨率降低、實時性不夠、成本較高的缺陷，提供一種基于FPGA的拼接圖 像斑點噪聲消除方法及裝置，不會影響圖像的分辨率，實時跟蹤性較佳，且成本較低。
[0010] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供了一種基于FPGA的拼接圖像斑點噪 聲消除方法，包括：
[0011] 在FPGA中，讀取源拼接圖像；
[0012] 依次以所述源拼接圖像中的像素為中心生成濾波窗，分別計算每個濾波窗的均值 及絕對差和均值；
[0013] 分別根據(jù)每個濾波窗的均值及絕對差和均值計算所述濾波窗中各個像素的加權 系數(shù)；
[0014] 分別根據(jù)每個濾波窗中各個像素的加權系數(shù)計算所述濾波窗的加權中值，得到消 除斑點噪聲的輸出拼接圖像。
[0015] 其中，所述依次以所述源拼接圖像中的像素為中心生成濾波窗，分別計算每個濾 波窗的均值及絕對差和均值的步驟包括：
[0016] 設置濾波窗尺寸因子K，K為大于零的自然數(shù)；
[0017]分別以所述源拼接圖像中的像素S(i，j)為中心生成正方形濾波窗Ci，」，所述正方 形濾波窗Ci，」的邊長為2K+1，其中i=K、K+1……、M-K，j=K、K+1、……、N_K，M為所述源拼 接圖像的縱向采樣點數(shù)量，N為所沭源拼接圖像的橫向采樣點數(shù)量；
[0018] 分別根據(jù)第一公式
【主權項】
1. 一種基于FPGA的拼接圖像斑點噪聲消除方法，其特征在于，包括： 在FPGA中，讀取源拼接圖像； 依次以所述源拼接圖像中的像素為中心生成濾波窗，分別計算每個濾波窗的均值及絕 對差和均值； 分別根據(jù)每個濾波窗的均值及絕對差和均值計算所述濾波窗中各個像素的加權系 數(shù)； 分別根據(jù)每個濾波窗中各個像素的加權系數(shù)計算所述濾波窗的加權中值，得到消除斑 點噪聲的輸出拼接圖像。
2. 如權利要求1所述的基于FPGA的拼接圖像斑點噪聲消除方法，其特征在于，所述依 次以所述源拼接圖像中的像素為中心生成濾波窗，分別計算每個濾波窗的均值及絕對差和 均值的步驟包括： 設置濾波窗尺寸因子K，K為大于零的自然數(shù)； 依次以所述源拼接圖像中的像素 S(i，j)為中心生成正方形濾波窗(；，」，所述正方形濾 波窗Cy的邊長為2K+1，其中i=K、K+l……、M-K，j=K、K+l、……、N_K，M為所述源拼接圖 像的縱向采樣點數(shù)量，N為所述源拼接圖像的橫向采樣點數(shù)量； 分別根據(jù)第一公另
>計算每個正方形濾波窗Cu的均 值叫，』，其中(\』(χ，y)為所述正方形濾波窗Ci;j中的像素，x=i-K、i-K+l、......、i+K，y=j_K、 j-K+1、……、j+K; 分別根據(jù)第二公式
計算每個正方形濾波窗 Ci^的絕對差和均值μ
3. 如權利要求2所述的基于FPGA的拼接圖像斑點噪聲消除方法，其特征在于，所述分 別根據(jù)每個濾波窗的均值及絕對差和均值計算所述濾波窗中各個像素的加權系數(shù)的步驟 包括： 設置濾波窗中心加權系數(shù)、和尺度因子α ; 分別根據(jù)第三公式
計算每個正方形濾波窗Cu內(nèi)每個像素 Ci，j(x，y)的加權系數(shù)Wi,」(x，y)，其中dx，y為像素 Cy(Xj)與濾波窗中點CiJ(Lj)之間的 距離。
4. 如權利要求3所述的基于FPGA的拼接圖像斑點噪聲消除方法，其特征在于，像素 Ci，j(x，y)與濾波窗中點CyQ，j)之間的距離dx，y是根據(jù)第四公式dx， y=|x-i| + |y-j|計算得 到的。
5. 如權利要求3所述的基于FPGA的拼接圖像斑點噪聲消除方法，其特征在于，K=4， α =20, W 中心=99 〇
6. -種基于FPGA的拼接圖像斑點噪聲消除裝置，其特征在于，所述裝置設置在FPGA 中，所述裝置包括： 圖像讀取模塊，用于讀取源拼接圖像； 平均模塊，用于依次以所述源拼接圖像中的像素為中心生成濾波窗，分別計算每個濾 波窗的均值及絕對差和均值； 加權模塊，用于分別根據(jù)每個濾波窗的均值及絕對差和均值計算所述濾波窗中各個像 素的加權系數(shù)； 濾波模塊，用于分別根據(jù)每個濾波窗中各個像素的加權系數(shù)計算所述濾波窗的加權中 值，得到消除斑點噪聲的輸出拼接圖像。
7. 如權利要求6所述的基于FPGA的拼接圖像斑點噪聲消除裝置，其特征在于，所述平 均模塊包括： 濾波窗設置模塊，用于設置濾波窗尺寸因子K，K為大于零的自然數(shù)； 濾波窗生成模塊，用于依次以所述源拼接圖像中的像素 S(i，j)為中心生成正方形濾 波窗C；，」，所述正方形濾波窗CiJ的邊長為2K+1，其中i=K、K+1……、M-K，j=K、K+1、……、 N-K，M為所述源拼接圖像的縱向采樣點數(shù)量，N為所述源拼接圖像的橫向采樣點數(shù)量； 均值計算模塊，用于分別根據(jù)第一公式
計算每個正 方形濾波窗Ci,」的均值叫，」，其中CiJ(Xj)為所述正方形濾波窗Ci,」中的像素，x=i-K、 i-K+1、......、i+K，y=j-K、j-K+1、......、j+K; 絕對和差均值計算模塊，用于分別根據(jù)第二公式
計算每個正方形濾波窗Cu的絕對差和均值μ u。
8. 如權利要求7所述的基于FPGA的拼接圖像斑點噪聲消除裝置，其特征在于，所述加 權模塊包括： 加權參數(shù)設置模塊，用于設置濾波窗中心加權系數(shù)、和尺度因子α ; 加權系數(shù)計算模塊，用于分別根據(jù)第三公式
計算每個正方 形濾波窗Ci,」內(nèi)每個像素 Cu(Xj)的加權系數(shù)Wi,j(x，y)，其中dx，y為像素 Cu(Xj)與濾波 窗中點Ci^a, j)之間的距離。
9. 如權利要求8所述的基于FPGA的拼接圖像斑點噪聲消除裝置，其特征在于，所述加 權模塊還包括： 間距計算模塊，用于根據(jù)第四公式dx，y=|x-i | + |y-j I計算得到像素 CuU，y)與濾波窗 中點CiJi, j)之間的距離dx，y。
10. 如權利要求8所述的基于FPGA的拼接圖像斑點噪聲消除裝置，其特征在于，K=4， a =20, W 中心=99 〇
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種基于FPGA的拼接圖像斑點噪聲消除方法及裝置，該方法包括：在FPGA中，讀取源拼接圖像；以所述源拼接圖像中的像素為中心生成濾波窗，分別計算每個濾波窗的均值及絕對差和均值；分別根據(jù)每個濾波窗的均值及絕對差和均值計算所述濾波窗中各個像素的加權系數(shù)；分別根據(jù)每個濾波窗中各個像素的加權系數(shù)計算所述濾波窗的加權中值，得到消除斑點噪聲的輸出拼接圖像。本發(fā)明無需進行幀相關處理，因而可以采用純硬件實現(xiàn)，不僅具有較高的實時傳輸處理速度，而且節(jié)省了成本，同時不會對圖像清晰度造成不利影響。
【IPC分類】G06T5-50
【公開號】CN104751430
【申請?zhí)枴緾N201310746437
【發(fā)明人】張 雄, 林恩禮, 徐斌, 林武, 林陽輝, 彭昊
【申請人】深圳市巨烽顯示科技有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月30日