[发明专利]一种基于FPGA的非下采样轮廓波分解变换系统及其实现方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的非下采样轮廓波分解变换系统及实现方法，本发明系统包括：统初始化模块，图像数据接收模块，金字塔滤波器组模块，方向滤波器组模块，滤波器系数存储模块和子带图像输出模块，采用双滤波器组结构，将多尺度与多方向分解有效结合起来实现非下采样轮廓波变换。同时，本发明还公开了基于该系统的分解方法。本发明可用于图像融合，本发明利用FPGA具有丰富的可编程资源的特点，在FPGA上实现非下采样轮廓波分解变换，不仅填补了此领域的空白，还具有精度高速度快等特点，同时保证了图像分解变换的实时性和可扩展性。

技术领域

本发明属于图像融合技术领域，具体涉及一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的非下采样轮廓波分解变换技术。

背景技术

图像融合是指将同一场景下不同模式的传感器或同一传感器在不同时刻或方式下获得的几幅图像合成一幅包含所有输入图像中人们感兴趣的信息图像处理方法。利用图像融合技术将红外与可见光图像进行融合，可以提高图像理解和识别效率，在军事、视频监控、医疗和消防等领域有着重要的研究价值和应用前景。

现阶段，对于图像融合的方法有很多，基于空间域的融合方法有线性加权法、统计法和假彩色法等，基于变换域的融合方法有DCT(Discrete Cosine Transform)算法、FFT(Fast Fourier Transformation)算法、DWT(Discrete Wavelet Transformation)算法和NSCT (Nonsubsampled Contourlet)算法等。

其中，非下采样轮廓波变换不仅继承了小波变换的优良特性，具有多尺度、良好的时频具备特性，还具有方向特性，允许每个尺度上具有不同数目的方向分解；还具有轮廓波变换不具有的移不变性，能够有效降低配准误差对融合性能的影响；同时图像经非下采样轮廓波分解变换后得到的各个子带图像和源图像具有相同的尺寸大小，容易找到各个子带图像之间的关系，有利于融合规则的制定。因此非下采样轮廓波非常适合应用于图像融合。但是目标缺少基于FPGA的非下采样轮廓波分解变换系统的实现。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于FPGA的非下采样轮廓波分解变换系统，以实现对图像的多尺度和多方向分解。

为实现上述目的，本发明的一种基于FPGA的非下采样轮廓波分解变换系统，包括：

系统初始化模块A，用于上电后对系统进行初始化，并为FPGA提供统一的全局时钟信号和复位信号；同时系统初始化模块A与后端的每一个模块的输入端连接；

图像信号接收模块B，用于接收输入FPGA的图像数据信号(即待分解的源图像)和控制信号，根据输入的控制信号获得非下采样轮廓波变换的多尺度分解和多方向分解的数目，图像信号接收模块B与金字塔滤波器组模块C和方向滤波器组模块D的输入端相连；

金字塔滤波器组模块C，用于对源图像按照控制信号所确定的多尺度分解数目进行多级滤波以实现图像的多尺度分解，其包含多级图像数据缓存模块和金字塔滤波模块，其中金字塔滤波模块包括高通滤波器和低通滤波器；

所述图像数据缓存模块的输出端与同级的金字塔滤波模块的输入端相连，所述金字塔滤波模块的低通滤波器的输出端与下一级的图像数据缓存模块的输入端相连；且第一级图像数据缓存模块的输入端与图像信号接收模块B的输出端相连；

各级金字塔滤波模块的高通滤波器的输出端与方向滤波器组模块D的输入端相连，用于将金字塔滤波器组模块C的每级滤波器输出的高频分量输入至方向滤波器组模块D的输入端；

且最后一级金字塔滤波模块的低通滤波器的输出端还与子带图像输出模块F的输入端相连，用于将金字塔滤波器组模块C的最后一级滤波器输出的低频分量输入至子带图像输出模块F；