一种适于FPGA实现的中值滤波及软硬件协同仿真.pdfVIP

第 31卷第 1期 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 V01．31No．1 2010年 2月 JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower Feb．2010 文章编号：1002—5634(2010)01—0079—03 一 种适于FPGA实现的中值滤波及软硬件协同仿真 陈 燕 ，李亚萍 ，杨永双 (1．郑州轻工业学院，河南 郑州 450002；2．华北水利水 电学院，河南 郑州 450011) 摘 要 ：针对 中值滤波处理 图像时存在的缺陷，提出了一种基于简单椒盐噪声滤波算法 的极值中值滤波算法 ，通 过对 256×256×8bits的Lena图像和 LinkforModelSim仿真验证 了该算法 的处理效果 ．结果表 明，该算法能很 好地滤除椒盐 噪声和保护图像细节 ，易在 FPGA上实现 ，提高了图像 的处理速度．另外 。为 了加快系统的功能验 证 ，在系统仿真中使用 LinkofrModelSim组件 ，打破 了软硬件间的屏蔽，节省了仿真时间． 关键词 ：中值滤波 ；椒盐噪声 ；FPGA；LinkofrModelSim 中图分类号 ：TP391．41 文献标识码 ：A 图像在生成过程中常常会受到各种噪声的干扰 ， 波的定义为 从而使图像质量变差 ，影响 目标识别，需对图像进行 g(，y)=median{g(4-南，Y-4-1)， 预处理 ，滤出噪声．中值滤波是一种非线性滤波 ，可有 (k≤(N一1)／2，1≤(N一1)／2)}． 效滤除脉冲干扰和图像扫描噪声 ，获得较为平滑的图 2 适于 FPGA实现 的改进 中值滤波 像和较好的图像复原效果．当前 ，一些学者提出了许 多中值滤波器的改进方法 ，如加权中值滤波…、自适 算法 应中值滤波 、方 向中值滤波 、极值 中值滤波 J 文献 [5]把椒盐噪声设定在 [0，]和 [255—6， 等．在这些改进算法中，有些需要 自适应地改变滤波 255]两个范围内，对可疑噪声点用邻域的中值代替 ， 窗 口的大小 ，时问开销较大，用时不确定，适合软件实 该算法能够很好地保留图像 的细节，滤掉椒盐 噪声 ， 现 ，不适合在 FPGA上并行处理；有些算法简单 ，适合 图像效果好 ，但 由于不同的疑似噪声点的外围集合 中 在 FPGA上并行处理 ，但 图像处理效果不好．笔者提 灰度不在噪声灰度范围内的点的个数不同，因此对其 出了一种适合在 FPGA上实现的中值滤波改进算法 ， 求中值在 FPGA上不宜实现．笔者在分析了该算法的 该算法简单且执行速度快． 性能基础上 ，提出了一种能滤掉全部椒盐噪声又能很 好地保存图像细节的改进算法 ，该算法还适合在 FP— 1 中值滤波原理 GA上实现 ． 中值滤波是由图基 (Turky)在 1971年提出的，其 在改进算法中，信号点和噪声点的区分仍采用文 原理是把序列中1点的值 ，用该点邻域中各点值的中 献 [5]所提出韵 区分方法．但在对可疑噪声点进行滤 值来替代 ；在二维数字图像 中把 以某点 (i，)为 中心 波时，将滤波窗 口内所有 的可疑噪声点赋为0，形成 的小窗 口内的所有像素的灰度按从大到小的顺序排 新结构 ，然后求其 中值．这样对不同的噪声点可采用 列 ，将中间值替代 (√)处的原灰度值 (若窗口中有偶 相同的求中值模块．下面给出算法的具体步骤： 数个像素 ，则取两个中间值的平均)．二维中值滤波的 a．椒盐噪声在图像 中