[发明专利]基于函数级演化硬件的图像空间域滤波系统及方法

权利要求书

1.一种基于函数级演化硬件的图像空间域滤波系统，其特征在于，包括：

可重构模块电路，用于配置图像空间域滤波电路，所述可重构模块电路由m行n列基本模块单元构成，每个基本模块单元执行函数级运算操作；

演化策略算法模块，用于演化求解并产生可重构模块电路的配置串，并将配置串配置到可重构模块电路上；所述配置串包括可重构模块电路中各基本模块单元的互联信息、各基本模块单元执行函数功能的选择、图像数据的输入选择的基本模块单元；

中央控制模块，用于协同软件与硬件实现对图像进行滤波，所述中央控制模块通过读写寄存器与可重构模块电路通信；

其中，所述可重构的模块电路输入数据主要包括图像数据输入和配置串输入，输出数据为已经滤波的图像；可重构的模块电路根据不同的配置串产生不同结构的滤波电路，不同结构的滤波电路对图像进行滤波，滤波结果返回给演化策略算法模块，演化策略算法模块根据返回结果完成配置串评估。

2.根据权利要求1所述的基于函数级演化硬件的图像空间域滤波系统，其特征在于：

所述可重构模块电路中的基本模块单元有两个输入一个输出，每个输入从前一列的基本模块单元的输出中选择一个，其中最后一列只有一个基本模块单元，在列内是并行执行，在列间是串行执行；

其中，第一列基本模块单元作为数据输入模块，最后一列只有一个基本模块单元作为可重构的模块电路的数据输出模块；

所述基本模块单元的功能由基本模块单元的函数决定，函数类型由配置串决定。

3.根据权利要求1或2所述的基于函数级演化硬件的图像空间域滤波系统，其特征在于：

根据配置串，可重构模块电路产生图像空间域滤波电路；含噪声的图像数据输入到可重构模块电路中，可重构模块电路的输出为去除噪声后的图像数据。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于函数级演化硬件的图像空间域滤波系统，其特征在于：

所述可重构的模块电路的输入寄存器包括复位信号位、开始位、图像数据输入位和配置串位；输出寄存器包括滤波数据项位和完成信号位。

5.如权利要求1所述的基于函数级演化硬件的图像空间域滤波系统的滤波方法，其特征在于，根据配置串，在可重构的模块电路中产生按照配置串描述的滤波电路，包括以下步骤：

设置3×3的矩阵模板，该模板覆盖在图像上，模板覆盖的图像像素点作为可重构的模块电路的输入数据；

模板在图像上每次移动一个像素点，每次以矩阵模板覆盖的图像像素点作为待处理数据项输入，输入数据经过配置串配置的滤波电路进行计算得到矩阵中心像素点的新值并且替换原来的中心点值；

模板继续将其他图像数据输入到滤波电路中，滤波电路输出已经过滤波图像的数据。

6.根据权利要求5所述的滤波方法，其特征在于：

根据配置串在可重构的模块电路产生的滤波电路结构是可变，不同的配置串产生不同的滤波电路结构；当配置串改变时，在可重构的模块电路产生的滤波电路结构会被替换成新的滤波电路结构。

7.根据权利要求5或6所述的滤波方法，其特征在于：

配置串的下载和评估直接在可重构的模块电路上完成，演化策略算法接收可重构的模块电路计算的适应值并且根据适应值进行演化，评估过程不依赖于外部PC。

8.如权利要求1所述的基于函数级演化硬件的图像空间域滤波系统中单个配置串配置硬件电路的方法，其特征在于，包括以下步骤：

中央控制模块调用演化策略算法模块演化求解可重构的模块电路的配置串，将每个演化得到的配置串配置到可重构的模块电路中，该配置串配置可重构的模块电路，确定各模块单元的互联结构和函数功能，同时由配置串确定接受输入图像像素点数据的模块；

中央控制模块读取待滤波的含噪声图像文件，然后对图像文件设置3×3的滤波矩阵模板，在初始时，该模板边缘和图像边缘重合，矩阵中心和图像中第2行第2列的像素重合，模板覆盖的图像像素数据为输入可重构的模块电路的初始输入数据；

中央控制模块将当前待滤波的数据写入可重构的模块电路的图像数据寄存器，然后在可重构的模块电路的开始信号寄存器写入‘1’；

循环移动滤波模板，每次模板中心沿图像横向移动一个像素，将该模板移动后的像素点作为新的输入数据输入到可重构的模块电路中；当模板中心移动到图像横向的倒数第2列像素点时，完成滤波处理后，模板中心向下移动1个像素点并且返回到图像横向第3行第2列的像素点，依次循环，直到模板扫描完整个图像；

当处理完整幅图像后，保存输出图像结果，并且保存配置串，在可重构的模块电路的完成信号寄存器写入‘1’。