[发明专利]一种基于FPGA的非下采样轮廓波图像变换重构系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的非下采样轮廓波图像变换重构系统及方法。本发明的系统包括：系统初始化模块、子带图像数据接收模块、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重构图像输出模块。本发明结合FPGA性能强，可编程资源丰富的特点，在FPGA上实现非下采样轮廓波分解子带图像的重构，不仅具有精度高速度快等特点，同时保证了图像重构的实时性和可扩展性。同时本发明还公开基于系统的图像变换重构方法。本发明在硬件上可以实现对非下采样轮廓波子带图像的方向和尺度重构，且计算精度高，处理延迟较小，可实现图像的实时处理。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种基于FPGA的非下采样轮廓波图像变换重构技术。

背景技术

图像融合，就是收集来自多个图像的所有重要信息，并将它们集中体现在在较少的图像中，通常是单个图像。融合图片比任何单张图片都包含更多的信息和更突出的特征。图像融合的目的不仅是为了减少数据量，同时也是为了构建更适于人类和机器感知的图像。在计算机视觉中，多传感器图像融合是将来自两个或更多图像的相关信息组合成单个图像的过程。由此产生的图像将比其他输入图像具有更多信息。

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算法、FFT算法、DWT算法和NSCT算法等。非下采样轮廓波变换(Nonsubsampled Contourlet Transform,NSCT)具有多尺度、多方向、各向异性和平移不变性，是一种超完备的多尺度变换方法。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，并且在各层次的多尺度分解上，可以改变分解数量使得图像有更多不同方向上的分解，保证了各向异性的特性；然后，在对应的子带图像根据一定融合规则实现图像融合后，经过NSCT反变换使得分解后的子带图像得到重构后的融合后的图像。以上特性是NSCT应用于图像处理尤其是图像融合领域的原因。基于FPGA的非下采样轮廓波分解的子带图像变换重构系统的实现，使该方法不仅停留在理论研究阶段，还能真正运用到具体的工程技术实践中。

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的非下采样轮廓波图像变换重构系统，以实现对经非下采样轮廓波分解变换后的子带图像的重构，可以应用于图像融合领域。

为实现上述目的，本发明的基于FPGA的非下采样轮廓波分解的子带图像变换重构系统，包括系统初始化模块，子带图像数据接收模块，多级方向滤波器组模块和金字塔滤波器组模块，滤波器系数存储模块和重构图像输出模块；

其中，系统初始化模块，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,系统初始化模块的输出端与子带图像数据接收模块、方向滤波器组模块、金字塔滤波器组模块、滤波器系数存储模块和重构图像输出模块的输入端相连；

子带图像数据接收模块，用于接收输入FPGA的多子带图像，以及接收重构参数信号，并基于所述重构参数信号生成非下采样轮廓波的尺度重构数目M和方向重构数目N；其输出端分别与各级方向滤波器组模块、金字塔滤波器组模块的输入端相连；并按照预设匹配方式，子带图像数据接收模块将每次输入的N幅待进行方向滤波的子带图像送入对应的方向滤波器组模块，以及将输入的低频子带图像送入第一级金字塔滤波器组模块；

进一步的，所述子带图像数据接收模块还对每次输入的子带图像进行时序校准处理，以便于准确的将N幅待进行方向滤波的子带图像送入对应的方向滤波器组模块；

方向滤波器组模块，用于对输入的N幅子带图像进行多级方向滤波，以完成子带图像的方向重构，从而得到一幅方向重构图；每级方向滤波器组模块的输出端分别与对应级的金字塔滤波器组模块的输入端相连，用于向金字塔滤波器组模块输出方向重构图像，即尺度重构所需的高频子带图像；