智能监控系统自适应中值滤波器的设计实现

摘要

智能监控系统在对图像中特定目标进行定位、识别、跟踪和理解之前需要对已采集的图像作良好的滤波处理。因处在工业、农业、商业及公共服务场所等不同复杂环境领域，系统的图像传感器、解码处理装置和传输通道等能产生椒盐噪声，而其通信系统因自身缺陷及内外电磁等因素也会产生大量的脉冲干扰。在智能监控系统中引入的中值滤波器设计不但要求能较好的滤除已采集的图像噪声，而且需要在确保图像原貌和图像处理实时性等方面要有突出表现。
　　传统中值滤波在算法上已经有了很大的改进，原始的冒泡算法因过于冗繁现在已不多见，在滤波器的设计中借鉴改进的快速中值滤波算法既改善了运算速度，同时也减少了资源的使用率。图像的边缘对图像的识别和后续处理具有很重要的价值，而普通中值滤波在维持原有图像边缘细节上，尤其在面对繁多的画面细节时依然有很多可以改进的空间。自适应中值滤波算法在设计中引用判定环节，主要针对滑动窗口中心采样像素值的最大值或最小值进行中值滤波，这种探索一定程度上减小一概使用邻域中值取代采样点像素值的弊端，对保护图像边缘等方面发挥了积极的作用。
　　设计中智能监控系统自适应中值滤波器主要是基于Altera公司CycloneEP1C6Q240C8的FPGA硬件平台搭建起来的，结合SAA7111A和SAA7121芯片及存储器，应用Altera公司的QuartusⅡ综合开发软件和Modelsim仿真软件设计实现的。设计中，对滤波模块中进入比较单元前的寄存器和BRAM之间读取数据进行优化设计，确保硬件资源使用的低用量。应用双口BRAM做缓存解决输入和输出频率不匹配的问题，实现每从大BRAM中读出一个数据，窗口数据准备完毕，比较单元前的寄存器数据随即准备完毕。在对系统实验仿真图的分析以及滤波前后图像的比较后，可以得出设计已初步达到要求。