[发明专利]一种基于FPGA的灰度图像中值滤波优化方法及其系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的灰度图像中值滤波优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设立顶层输入输出端口，将底层的各个功能控制模块通过连线衔接起来；

S2：将图像数据从输入端口依次输入，存放在滤波窗口当中；随着图像数据的不断输入，所述滤波窗口逐渐滑过整幅图像，进而得到并处理图像中的所有像素；

S3：获取开始信号之后的第一个中心像素点，并计算所述中心像素点的行、列位置信息，确定从所述窗口模板中获得的数据在完整图像中的行列位置，以及窗口是否到达边缘或者是否传输完毕，从而进行边缘控制；

S4：运用中值滤波优化算法对所述图像进行优化。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的灰度图像中值滤波优化方法，其特征在于，所述步骤S2包括：图像数据以时钟周期为基准，从输入端口依次输入，通过7个移位寄存器和2个先进先出存储器，使得9个数据存放在3×3滤波窗口当中。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的灰度图像中值滤波优化方法，其特征在于，生成所述滤波窗口的步骤包括：

S21：根据中心像素点得到其所在的行、列位置信息；

S22：根据开始信号设计得到获取数据的有效时间序列；

S23:在读取数据的有效时序内，得到窗口内的所有元素数据；

S24：将图像的边界保持不变。

4.根据权利要求1所述的基于FPGA的灰度图像中值滤波优化方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：当所述滤波窗口执行到图像边缘时会覆盖图像外的一部分，使得中值滤波优化算法无法顺利执行，此时对滤波操作进行行列计数控制，在所述滤波窗口移动到图像边缘时将输出保持不变。

5.根据权利要求1所述的基于FPGA的灰度图像中值滤波优化方法，其特征在于，所述步骤S4中的中值滤波优化算法包括：

S41：9个输入数据在第一个时钟周期到来时，采用并行方式，分别将三行数值输入三级三点比较器进行降序排序，输出每行的最大值、中间值、最小值；

S42：在第二个时钟周期到来时，以各行中值的大小为基准进行行间排序，即对各行中值进行三点比较；

S43：在第三个时钟周期到来时，采用并行方式对第二行和第三行的最大值进行比较，同时对第一行和第二行的最小值进行比较，分别输出比较结果的最小值和最大值；

S44：在第四个时钟周期到来时，将步骤S43中的比较结果的输出和窗口中心像素输入三点比较器进行三点比较，最后取得中值。

6.一种基于FPGA的灰度图像中值滤波优化系统，其特征在于，包括：

顶层模块，用于设立顶层输入输出端口，将底层的各个功能控制模块通过连线衔接起来；

滤波窗口模块，与所述顶层模块相连，用于将图像数据从输入端口依次输入，存放在滤波窗口当中；随着图像数据的不断输入，所述滤波窗口逐渐滑过整幅图像，进而得到并处理图像中的所有像素；

中值滤波模块，与所述滤波窗口模块相连，用于运用中值滤波优化算法对所述图像进行优化；

行列计数器模块，与所述滤波窗口模块相连，用于获取开始信号之后的第一个中心像素点，并计算所述中心像素点的行、列位置信息，确定从所述窗口模板中获得的数据在完整图像中的行列位置，以及窗口是否到达边缘或者是否传输完毕，从而进行边缘控制。

7.根据权利要求6所述的基于FPGA的灰度图像中值滤波优化系统，其特征在于，所述滤波窗口模块供图像数据以时钟周期为基准，从输入端口依次输入，通过7个移位寄存器和2个先进先出存储器，使得9个数据存放在3×3滤波窗口当中。

8.根据权利要求7所述的基于FPGA的灰度图像中值滤波优化系统，其特征在于，所述滤波窗口模块中生成所述滤波窗口的步骤包括：

S21：根据中心像素点得到其所在的行、列位置信息；

S22：根据开始信号设计得到获取数据的有效时间序列；

S23:在读取数据的有效时序内，得到窗口内的所有元素数据；

S24：将图像的边界保持不变。

9.根据权利要求6所述的基于FPGA的灰度图像中值滤波优化系统，其特征在于，所述行列计数器模块用于当所述滤波窗口执行到图像边缘时对滤波操作进行行列计数控制，在所述滤波窗口移动到图像边缘时将输出保持不变。

10.根据权利要求6所述的基于FPGA的灰度图像中值滤波优化系统，其特征在于，所述中值滤波模块中的中值滤波优化算法包括：

S41：9个输入数据在第一个时钟周期到来时，采用并行方式，分别将三行数值输入三级三点比较器进行降序排序，输出每行的最大值、中间值、最小值；

S42：在第二个时钟周期到来时，以各行中值的大小为基准进行行间排序，即对各行中值进行三点比较；

S43：在第三个时钟周期到来时，采用并行方式对第二行和第三行的最大值进行比较，同时对第一行和第二行的最小值进行比较，分别输出比较结果的最小值和最大值；

S44：在第四个时钟周期到来时，将步骤S43中的比较结果的输出和窗口中心像素输入三点比较器进行三点比较，最后取得中值。