[发明专利]一种三维滤波去噪算法的去噪处理系统及方法

摘要

本发明公开了一种三维滤波去噪算法的去噪处理系统及方法，包括图像缓存单元、块匹配单元、三维滤波单元及聚合单元、图像缓存单元、块匹配单元、三维滤波单元及聚合单元依次连接；其方法是：将原始图像部分划分为N个4x4的参考块；每个参考块在各自7x7的搜索区域内进行全搜索块匹配；选择SAD最小的8个候选块作为匹配块；对8个匹配块进行3维哈达玛变换；根据噪声估计参数进行硬阈值处理；对得到的8个矩阵进行3维哈达玛逆变换；然后再映射回其在图像中的原始位置，并对相同位置上估计值求平均。本发明根据噪声估计参数进行滤波去噪，具有较好的去噪效果，同时系统资源占用率低，可以达到高速实时去噪处理。

主权项

1.一种三维滤波去噪算法的去噪处理方法，其特征在于，所述三维滤波去噪算法的去噪处理方法将原始图像部分划分为N个4x4的参考块；每个参考块在各自7x7的搜索区域内进行全搜索块匹配；选择SAD最小的8个候选块作为匹配块；对8个匹配块进行3维哈达玛变换；根据噪声估计参数进行硬阈值处理；对得到的8个矩阵进行3维哈达玛逆变换；然后再映射回其在图像中的原始位置，并对相同位置上估计值求平均；/n所述三维滤波去噪算法的去噪处理方法包括：/n步骤一，将边界扩展图像的原始图像部分划分为N个4x4的参考块，N由图像的大小决定；/n步骤二，每个参考块在其各自7x7的搜索区域内进行全搜索遍历块匹配，即计算参考块与搜索区域内16个候选块之间的绝对差之和SAD值；/n步骤三，在每个搜索区域中选择绝对差之和最小的8个候选块且必须包含参考块所在位置的候选块，作为该搜索区域内的匹配块；/n步骤四，对每个搜索区域中的8个匹配块分别进行2维的哈达玛变换，再将8个变换结果矩阵上相同位置分别进行1维的哈达玛变换，即第三维的哈达玛变换；/n步骤五，根据噪声估计参数对3维变换结果进行硬阈值处理，即对变换结果取绝对值后，大于阈值的点，输出原值；小于阈值的点，置零；/n步骤六，对硬阈值处理后的8个结果矩阵上相同位置分别进行1维的哈达玛逆变换，即第三维的哈达玛逆变换；/n步骤七，再对变换结果，分别进行2维的哈达玛逆变换，得到每个搜索区域内的所有块的估计值；/n步骤八，将得到的每个搜索区域内的8个估计矩阵再映射回其在图像中原始位置，并对图像中相同位置上估计值求平均，从而得到最终估计值，即最终的去噪结果；/n所述三维滤波去噪算法的去噪处理方法进一步包括：/n步骤1：行缓存模块对输入图像按每4行存入到两组相同的RAM中，每组包含3个RAM，每个RAM存4行，读出时两组RAM分别按8行读出奇列和偶列，相当于把图像按每4行分块，除了第一个和最后一个分块，其余分块都要重复读一次；/n步骤2：块缓存模块对步骤1中输出的奇偶列进行存储，同时，从中分离出参考块数据也进行存储，搜索区域数据按奇偶列输出，参考块按列输出；/n步骤3：块匹配模块对步骤2中输出的参考块按列顺序输入4x4PE阵列，搜索区域的奇偶列数据经过4个数据选择器，分别广播到4列PE中，完成参考块与候选块之间的绝对差和SAD值的计算，每个SAD值计算完成后，送入比较排序单元进行比较排序；/n步骤4：数据选择模块在步骤3块匹配过程中，对一个搜索区域内所有的16个候选块进行缓存，当一个搜索区域内的所有候选块与参考块的绝对差和SAD计算完成后，排序结果完成，同时所有候选块数据缓存完成，根据排序结果选择绝对差和SAD值最小的8个缓存的候选块输出；参考块所在位置的候选块必须保证选择输出；/n步骤5：8个2D-FWHT模块对步骤4输出的8路匹配块按照以下公式分别进行4x4的2维快速哈达玛变换；/n /n其中，Y′表示2D-FWHT变换的结果矩阵，H′₄表示2D-FWHT变换的系数矩阵，表示H′₄的转置矩阵，X表示2D-FWHT候选块数据组成的矩阵；/n步骤6：1D-FWHT模块对步骤5输出的8路变换结果按照以下公式进行一维快速哈达玛变换；/n /n其中，Y表示1D-FWHT变换的结果矩阵，H₈表示1D-FWHT变换的系数矩阵，X″″表示1D-FWHT候选块数据组成的矩阵；/n步骤7：硬阈值处理模块对步骤6输出的结果按照以下公式进行阈值判断输出；/n Threshold＝sigma*22.689；/n其中，Y″表示硬阈值处理结果，X′表示三维哈达码变换结果，Threshold表示判断阈值，sigma表示噪声估计方差；/n步骤8：1D-IFWHT模块对步骤7输出的结果按照步骤6中公式进行一维快速哈达玛逆变换；/n /n其中，Y′表示1D-IFWHT变换的结果矩阵，H′₈表示1D-IFWHT变换的系数矩阵，X″表示硬阈值处理结果组成列向量；/n步骤9：2D-IFWHT模块对步骤8输出的结果按照以下公式进行2维快速哈达玛逆变换，得到块估计结果；/n /n其中，Y表示2D-IFWHT变换的结果矩阵，H₄表示2D-IFWHT变换的系数矩阵，表示H₄的转置矩阵，X″′表示一维逆变换结果组成的矩阵；/n步骤10：组内聚合模块对步骤9输出的8路块估计结果按照前面的排序结果分别串行输入到8个7x7大小的寄存器阵列中的相对位置上，输入过程中标记数据存储的位置，当一个搜索区域内的8组块估计结果全部存入后，再根据标记将8个寄存器阵列对应各个位置中的数据求和并统计重复次数，存储到一个8x8的寄存器阵列，高位存重复次数，低位存求和数值；最后将8x8的寄存器阵列划分为4个区域同时串行输出，4个区域分别为左上LU、右上RU、左下LD和RD右下；/n步骤11：组间聚合模块对步骤10中传来的4路数据分别做相应处理，得到图像的最终估计结果输出。/n