[发明专利]一种模板尺寸可变的图像非线性滤波实时处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像处理系统，具体涉及一种模板尺寸可变的图像非线性滤波实时处理系统及方法，属于图像处理技术领域。 

背景技术

非线性滤波是数字图像处理中常用的一种运算方式，它使用滑动模板窗口对图像(灰度图或二值图)中的某个像素及其邻域做处理，然后将得到的值代替模板中间位置的像素值，然后移动模板直到处理完图像的所有像素。在图像处理过程中，非线性滤波经常被运用，例如空间滤波中的二值中值滤波、最大值滤波以及形态学滤波中的二值腐蚀膨胀、灰度腐蚀膨胀等，在非线性滤波处理过程中，模板的大小往往会发生改变。 

传统的非线性滤波处理系统主要包括模板形成模块、行列计数模块以及算法处理模块，其中模板形成模块用来获得滑动窗口数据，行列计数模块用来控制边界处理，算法处理模块用来处理不同的模板操作算法。模板形成模块使用先进先出队列(FIFO)作为行缓冲器保证滑动窗口每行的数据是同时获取的，然后对获得的各行数据进行分级寄存，这样通过列延时就能在同一时钟周期获得处理所需要的窗口数据。传统的非线性滤波处理系统存在的不足之处在于：(1)模板形成需要行延时和列延时进行时序对齐，这需要消耗许多额外的寄存器资源，也浪费了很多时钟周期，初始计算延迟较大，不适合尺寸较大的模板运算；(2)模板大小不能改变，换句话说，如果模板发生改变，则需要调整处理时序，灵活性较弱；(3)对二值图像进行滤波是基于比特级进行操作的，处理一次只 替换一个比特位，效率较低，如果原始图像较大，这将会严重影响处理的实时性。 

发明内容

本发明解决的技术问题是：本发明提供了一种模板尺寸可变的图像非线性滤波实时处理系统及方法，能够解决现有技术中初始计算延迟较大、模板大小不能改变、实时性差等弊端。 

本发明的技术解决方案是： 

一种模板尺寸可变的图像非线性滤波实时处理系统，包括：主状态机模块、行缓冲模块、行缓冲存储器组及块处理模块； 

主状态机模块根据当前选取的非线性滤波处理的模板尺寸N×N，控制行缓冲模块分配N+1行所述行缓冲存储器组； 

行缓冲模块在主状态机模块的控制下，将输入的原始图像数据以字节的形式写入所分配的N+1行行缓冲存储器组中，并从N+1行行缓冲存储器组中读取N行数据以字节的形式发送给块处理模块； 

块处理模块在主状态机模块的控制下，对接收的N行数据采用当前选取的非线性滤波处理算法进行处理，并将非线性滤波处理后的数据以字节的形式输出。 

进一步地，本发明所述行缓冲模块在第一次将原始图像数据写入行缓冲存储器组时，所写入的原始图像数据量为N行；从第二次开始，行缓冲模块将原始图像数据写入行缓冲存储器组时，所写入的原始图像数据量为1行，且写入的1行数据采用流水循环的方式进行存储；行缓冲模块读取N行数据采用流水循环的方式进行。 

进一步地，本发明所述行缓冲存储器组是由静态随机访问存储器(SRAM)构成。 

进一步地，本发明所述当前选取的非线性滤波处理为二值膨胀、二值腐蚀、中值滤波、灰度腐蚀或灰度膨胀处理。 

进一步地，本发明块处理模块包括数据输入模块、二值操作模块、二值中值滤波模块、灰度操作模块及数据输出模块；其中 

当对原始图像进行二值膨胀或二值腐蚀处理时， 

数据输入模块将接收数据传输给二值操作模块，二值操作模块对接收的数据进行二值膨胀或二值腐蚀处理，并将处理的结果经数据输出模块传输出去； 

当对原始图像进行二值中值滤波处理时， 

数据输入模块将接收数据传输给二值中值滤波模块，二值中值滤波模块对接收的数据进行中值滤波处理，并将处理的结果经数据输出模块传输出去； 

当对原始图像进行灰度膨胀或灰度腐蚀处理时， 

数据输入模块将接收数据传输给灰度操作模块，灰度操作模块对接收的数据进行灰度腐蚀和灰度膨胀处理，并将处理的结果经数据输出模块传输出去。 

一种基于模板尺寸可变的图像非线性滤波实时处理系统的图像处理方法，具体步骤为： 

步骤一、行缓冲模块将原始图像数据写入外部静态随机存储器的0至N-1行中； 

步骤二、行缓冲模块读取外部静态随机存储器中N行的数据，并传输给块处理模块； 

步骤三、块处理模块对接收的N行数据采用当前选取的非线性滤波处理算 法进行处理，并将处理后的数据以字节的形式进行输出；同时，行缓冲模块将1行原始图像数据写入外部静态随机存储器的第N行；