刘 声，韩俊刚，韩 帅

（西安邮电大学 计算机学院，陕西 西安 710121）

引导滤波的软硬件协同加速器设计与实现*

刘 声，韩俊刚，韩 帅

（西安邮电大学 计算机学院，陕西 西安 710121）

引导滤波算法被大量用于图像处理领域中，在去雨雪、去雾、前景提取、图像去噪、图像增强、级联采样等方面有很好的处理效果。但是对于实时应用，软件实现难以满足需要。提出了在SDSoC环境下利用软硬件协同开发策略实现引导滤波硬件加速。通过在SDSoC开发环境中调试C语言代码实现引导滤波算法，并将其中影响性能的函数用 Xilinx公司开发的Zedboard开发版硬件实现。在设计中，采用了流数据的方法、PS（Processing System）端和PL（Programmable Logic）端协同开发策略，以及软硬件并行、流水线优化等优化方法，提高了加速器的整体性能。实验结果表明，提出的软硬件协同的引导滤波加速器加速比可达16。

引导滤波；SDSoC；软硬件协同；FPGA

0 引言

2010 年HE K M等人提出了引导滤波(Guided Filter)[1]算法。该算法与双边滤波最大的相似之处就是同样具有保持边缘的特性，不同之处在于它还克服了去伪影的影响。该算法被大量用于图像处理领域中，在去雨雪[2]、去雾[3]、前景提取[4]、图像去噪、图像增强、级联采样等方面有很好的处理效果。

但是，随着处理图像的尺寸不断扩大，基于 CPU处理的引导滤波算法越来越不能满足人们的需求，因此，王新磊等[5]用CUDA实现了引导滤波GPU加速。为使引导滤波能在嵌入式领域达到实时处理，本文提出了基于FPGA对引导滤波实现加速的方法。

1 引导滤波算法介绍

引导滤波理论的基础是局部线性模型。……