[发明专利]基于Riemann-Liouville定义的数字图像的1～2阶分数阶微分滤波器

摘要

本发明所提出的基于Riemann-Liouville定义的数字图像的1～2阶分数阶微分滤波器是一种实时增强数字图像复杂纹理细节特征的信号处理电路装置，它是由第一分数阶微分掩模卷积算法单元电路1至第八分数阶微分掩模卷积算法单元电路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和最大值比较器13以级联方式构成的，是采用分数阶微分掩模卷积的方案来实现数字图像分数阶微分的空域滤波，具有运算规则简明，纹理细节增强效果好，实时性高的特点，特别适用于对数字电视、生物医学图像和卫星遥感图像等的纹理细节进行实时增强。本发明属于应用数学、图像处理和电路交叉学科的技术领域。

主权项

一种基于Riemann-Liouville定义的数字图像的1～2阶分数阶微分滤波器，其特征在于：它是由数字视频流时序控制电路(9)、读写地址发生器(10)、双口RAM组(11)、锁相/移位电路组(12)、第一分数阶微分掩模卷积算法单元电路(1)、第二分数阶微分掩模卷积算法单元电路(2)、第三分数阶微分掩模卷积算法单元电路(3)、第四分数阶微分掩模卷积算法单元电路(4)、第五分数阶微分掩模卷积算法单元电路(5)、第六分数阶微分掩模卷积算法单元电路(6)、第七分数阶微分掩模卷积算法单元电路(7)、第八分数阶微分掩模卷积算法单元电路(8)与最大值比较器(13)级联而成；串行数字视频码流Sx(k)输入基于Riemann-Liouville定义的数字图像的1～2阶分数阶微分滤波器后分成三路：第一路顺序经过时序控制电路(9)、读写地址发生器(10)、双口RAM组(11)、锁相/移位电路组(12)，并行经过第一分数阶微分掩模卷积算法单元电路(1)、第二分数阶微分掩模卷积算法单元电路(2)、第三分数阶微分掩模卷积算法单元电路(3)、第四分数阶微分掩模卷积算法单元电路(4)、第五分数阶微分掩模卷积算法单元电路(5)、第六分数阶微分掩模卷积算法单元电路(6)、第七分数阶微分掩模卷积算法单元电路(7)、第八分数阶微分掩模卷积算法单元电路(8)处理后，分别输出像素Sx(k+(n-1)(H+1))在分数阶微分掩模右上对角线、x轴负方向、分数阶微分掩模左上对角线、y轴正方向、y轴负方向、分数阶微分掩模左下对角线、x轴正方向和分数阶微分掩模右下对角线8个方向上的v阶分数阶偏微分的近似值，经过最大值比较器(12)处理后，输出上述8个近似值中的模值最大的值作为像素Sx(k+(n-1)(H+1))的v阶分数阶微分值近似值Sx(v)(k+(n-1)(H+1))；第二路触发时序控制电路产生相应的时序控制信号；第三路与双口RAM组(11)的输出一起馈入锁相/移位电路组(12)生成(2n+1)×(2n+1)的像素阵列。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微分的数字图像行数的正整数；H的取值等于待进行分数阶微分的数字图像列数的正整数；n取[3，min(H，L)-2]之间的任意奇数，min(H，L)表示H和L中的最小值；v取[1，2]之间的任意分数或有理小数值。