[发明专利]基于Riemann-Liouville定义的高精度的数字图像分数阶积分滤波器

摘要

本发明所提出的基于Riemann-Liouville定义的高精度的数字图像分数阶积分滤波器是一种实现数字纹理图像去噪功能的信号处理电路装置。该滤波器是采用图像性质判断器、数字视频流行存储器组、锁相/移位电路组、分数阶积分掩模卷积电路与最大值比较器、RGB到HSI空间转换器与HSI到RGB空间转换器联接构成的。其第一到第八分数阶积分掩膜卷积单元电路的运算规则是采用分数阶积分掩模卷积的方案来实现数字图像分数阶积分的空域滤波。本发明所提出的数字图像分数阶积分滤波器去噪精度高，能最大限度保持图像纹理细节信息，特别适用于对高清晰数字电视、生物医学图像、银行票据、卫星遥感图像和生物特征图像等的具有复杂纹理细节的图像实时去噪的应用场合。

主权项

基于Riemann-Liouville定义的高精度的数字图像分数阶积分滤波器，其特征在于：它是由第一分数阶积分掩膜卷积单元电路(1)、第二分数阶积分掩膜卷积单元电路(2)、第三分数阶积分掩膜卷积单元电路(3)、第四分数阶积分掩膜卷积单元电路(4)、第五分数阶积分掩膜卷积单元电路(5)、第六分数阶积分掩膜卷积单元电路(6)、第七分数阶积分掩膜卷积单元电路(7)、第八分数阶积分掩膜卷积单元电路(8)、时序控制电路(9)、读写地址发生器(10)、双口RAM组(11)、锁相/移位电路组(12)、最大值比较器(13)、图像性质判断器(14)、RGB到HSI转换器(15)、标志存储器(16)、双口RAM组(17)与HSI到RGB转换器(18)联结而成；串行数字视频码流Sx(k)输入高精度的基于Riemann-Liouville定义的数字图像分数阶积分滤波器后分成两路：第一路触发时序控制电路(9)产生相应的时序控制信号；第二路经过图像性质判断器(14)判断输入图像为灰度图像或者彩色图像并将判断结果馈入标志存储器(16)储存，同时将输入数字视频码流Sx(k)馈入RGB到HSI转换器(15)，根据标志存储器(16)中存储的判断结果对输入码流进行分别处理，若输入为灰度图像则RGB到HSI转换器(15)不作任何处理直接输出，若输入为彩色图像则RGB到HSI转换器(15)将图像转换到HSI空间，并将H和S空间分量馈入双口RAM组(17)存储，同时将I空间分量顺序馈入双口RAM组(11)及锁相/移位电路组(12)，其输出分别经过第一分数阶积分掩模卷积单元电路(1)到第八分数阶积分掩模卷积单元电路(8)处理，输出像素Sx(k+(n-1)(H+1))在x轴负方向、x轴正方向、y轴负方向、y轴正方向、左下对角线、右上对角线、左上对角线和右下对角线8个方向上的v阶分数阶偏积分的近似值，再经过最大值比较器(13)处理后，将上述8个近似值中模值最大的值、标志存储器(16)和双口RAM组(17)的输出一并馈入HSI到RGB转换器(18)，根据标志存储器(16)中存储的图像性质判断结果分别进行处理，若是灰度图像则HSI到RGB转换器(18)不做处理，直接输出，若是彩色图像则HSI到RGB转换器(18)进行HSI空间到RGB空间的转换，将转换后的彩色图像信号输出。HSI到RGB转换器(18)的输出即作为像素Sx(k+(n-1)(H+1))的v阶分数阶积分值近似值Sx(v)(k+(n-1)(H+1))。其中，k的取值由L×H-1逐次减一，直至为零；L的取值等于待进行分数阶积分的数字图像行数的正整数；H的取值等于待进行分数阶积分的数字图像列数的正整数；n取3到L和H最小值之间的任意奇数；v取小于0的任意分数或有理小数值，根据工程精度的不同要求，阶次v分为三种类型的浮点数据，算法单元电路(1)到(8)的计算数据类型也相应分为三种：单精度型；双精度型；长双精度型。