可见光视频去噪及其FPGA硬件实现

摘要

在静止场景下普通的图像滤波算法就能够有效抑制噪声,而在运动状态下,现有的滤波算法难以保证去噪的有效性,还会产生拖尾现象;采用运动补偿的滤波算法,又无法有效地抑制噪声。针对以上问题,提出一种基于时空域滤波的视频去噪算法,并在现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)平台上实现。该算法主要运用高斯差分滤波提取图像特征,再用空域滤波抑制高频噪声,采用反馈的方式对分割出的图像区域采用不同的去噪策略。硬件实现的关键是利用高层次综合(High-level Synthesis,HLS)工具简化编程、DDR3控制模块操作视频流在各模块间输入输出。实验结果表明:该算法能有效去噪,不同场景下,相比基于非下采样轮廓波变换的去噪算法,峰值信噪比最多可提升15 dB;将算法移植到FPGA后,峰值信噪比相比于MATLAB软件仿真相差约0.3 dB,运行时间缩短71.5%以上,在兼顾实时性的同时达到了较好的可见光视频去噪效果。