一种基于非局部方法的图像降噪电路设计

摘要

图像降噪是图像处理的基础组成部分，可以提高受噪声影响图像的质量，为其后续的处理应用提供便利。基于非局部方法的图像降噪算法具有优良的降噪效果，但使用软件实现该类算法的效率较低，成为实时应用的一个重要瓶颈。本文的目标是在保证降噪效果的前提下实现一种基于非局部方法的图像降噪电路，提升降噪的效率。
　　本文对具有代表性的降噪算法进行分析和比较，为了取得优良的降噪效果和便于硬件实现，沿用了非局部方法的整体结构，在此基础上对图像降噪算法进行了改进。为了加快处理速度，取消了迭代降噪过程，并在分组过程中使用乱序插入比较以减少计算复杂度，在滤波过程中使用相同性质区域的检测以提高降噪效果，在聚合过程中使用搜索窗来限制聚合范围以减少输出延迟。硬件电路的整体结构采用四级流水，在测试环境下通过与软件模型对比，验证了降噪电路的功能，并采用40nm工艺进行了电路映射。
　　采用图像处理中常用的标准图像加高斯噪声进行降噪测试，结果表明，受标准差为20的高斯噪声污染的标准图像经过降噪电路处理后PSNR提升9.03dB。电路在40nm工艺可以运行在300MHz频率，对720p图像的处理性能达到30fps。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容与设计目标

1．4 论文组织与结构安排

第二章 图像的高斯噪声和降噪算法

2．1 高斯噪声

2．2 降噪算法

2．3 本章小结

第三章 基于非局部方法的图像降噪算法的改进

3．1 算法分析

3．2 算法改进

3．3 效果对比

3．4 本章小结

第四章 降噪电路的设计与验证

4．1 整体结构的设计

4．2 模块的设计

4．3 电路的验证

4．4 电路的综合

4．5 性能分析

4．6 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文