[发明专利]一种视频分数阶微分算子增强系统

说明书

本发明公开了一种视频分数阶微分算子增强系统，包括用于整机供电的供电模块，及与供电模块电连接的基于ZYNQ平台的视频增强系统；所述基于ZYNQ平台的视频增强系统包括用于读取解码后的视频流，将视频流进行分区缓存，并对缓存区的视频图像进行提取和处理的ZYNQ处理器；及与ZYNQ处理器的输入端口连接并用于将已编码的数字视频信号进行还原解码的视频解码芯片；及与ZYNQ处理器相连并用于对视频流进行分区缓存的DDR3 SDRAM存储器；及与ZYNQ处理器的输出端口连接并用于将增强处理后的视频流进行输出的视频输出模块；本发明的视频分数阶微分算子增强系统及其实现方法，实现实时视频增强处理。

技术领域

本发明涉及一种视频分数阶微分算子增强系统，属于视频影像处理技术领域。

背景技术

分数阶微积分运算是对整数阶微积分运算的推广，与整数阶微积分运算相比，分数阶微积分拓展了运算的阶次，虽然实现的复杂度相对较高，但比整数阶微积分有更高的实现自由度和灵活性；现代信号分析与处理中大多是各种特征都不稳定的信号，这些信号具有非线性、非因果、非平稳等特征，因此分数阶微积分理论中的多种算法都适用于处理这种信号。近些年来，在信号分析处理领域分数阶微积分的研究与应用取得了突飞猛进的发展，图像信号作为一种二维的信号与分数阶微积分理论的结合也得到了越来越多学者的关注；分数阶微积分理论在二维图像信号中的研究应用，主要集中在图像增强、图像去噪、图像分割、边缘检测、数字水印等领域；一般来说图像中纹理细节等信息是高度自相似的分形信息，而分形理论的数学基础是分数阶微积分，因此可以考虑使用分数阶微积分处理来增强二维图像信号中具有分形特征的复杂纹理细节特征。分数阶微积分在图像处理领域也取得了突飞猛进的进展，主要体现在图像细节增强、图像的边缘提取及图像的去噪处理等应用方面；分数阶微积分在图像处理领域的广泛应用主要得益于分阶微积分弱导数的优点，即可以在增强图像高频分量的同时非线性的保留图像的低频分量；视频增强处理是对接收到的视频流信号进行增强，如将远端传输过来的低码率视频转换为高清清晰的画面，现有技术中，针对视频内容不清晰、压缩视频，确保在接收端能够查看到噪声等问题，通过AI技术智能去伪影、去噪等技术去除视频中的压缩伪影、噪声，从而改善画面，其中，视频增强处理方法较多，如中国专利申请号：201811198242.0，公开了一种视频增强方法，该方法包括：获取待显示视频的分辨率；获取所述分辨率对应的视频增强算法；通过所述视频增强算法对所述待显示视频进行增强；该方案根据视频的分辨率选择视频增强算法，对视频的增强更符合视频本身的特征，获得更好的视频增强效果，但其是针对视频分辨率进行对应增强，无法对视频流进行增强处理，再如中国专利申请号：201410401578.8公开的视频增强的方法，其依次获取视频中的各个帧；对每一个当前帧，确定反映运动状态或明暗的属性信息，查找预设的映射关系得到与所述属性信息对应的控制参数，用所述控制参数对所述当前帧执行视频增强操作；其操作是通过对各帧进行属性参数进行控制，其计算工作量大，其无法应用于PDA及其他便携式设备视频数据的增强，而现有的基于CPU的视频增强处理实时性差，一般面向图像增强而非视频增强；具有良好效果的增强算法则因为处理硬件运算力不足难以推广到视频实时增强领域；分数阶微分算子因为具有良好的增强效果而受到广泛关注，但由于其算法较常规算法复杂，难以在基于CPU的平台上实现实时视频增强。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种视频分数阶微分算子增强系统，实现实时视频增强处理。

本发明的视频分数阶微分算子增强系统，包括用于整机供电的供电模块，及与供电模块电连接的基于ZYNQ平台的视频增强系统；所述基于ZYNQ平台的视频增强系统包括用于读取解码后的视频流，将视频流进行分区缓存，并对缓存区的视频图像进行提取和处理的ZYNQ处理器；及与ZYNQ处理器的输入端口连接并用于将已编码的数字视频信号进行还原解码的视频解码芯片；及与ZYNQ处理器相连并用于对视频流进行分区缓存的DDR3 SDRAM存储器；及与ZYNQ处理器的输出端口连接并用于将增强处理后的视频流进行输出的视频输出模块。

进一步地，所述ZYNQ处理器内部的PL端设有视频增强IP核。