王丽红 胡长宏 范鲜红 高春歌 张晓峻 孙晶华

摘要：针对现有自适应中值滤波器运行耗时长以及在高椒盐噪声密度下去噪性能低的问题，提出一种基于FPGA的自适应中值滤波器优化方法，对铁轨图像进行滤波研究。加入像素噪声阈值判断和二次求中值的方法，提高图像在大椒盐噪声密度下的处理能力，在大窗口中只对外围像素求中值减少迭代处理，降低算法的复杂度和运算量，利用FPGA的流水线结构和并行处理能力，加速算法的运行。与现有仿真滤波效果最优的中值滤波器相比，优化方法图像细节保持更加完整，运算量降低15%，峰值信噪比值平均提高0.9dB，采用FPGA运行优化算法将耗时降低到了毫秒级，为铁轨图像实时处理应用提供了基础。

关键词：自适应中值滤波;噪声闲值FPGA;流水线结构;实时处理

DOI：10.15938/j.jhust.2021.05.009

中图分类号：TP391.41 文献标志码：A 文章编号：1007-2683（2021）05-0068-08

0 引言

图像滤波去噪是图像预处理过程的关键技术之一，其性能好坏直接影响后续图像的效果。图像滤波去噪最常用的方式是将某一点像素与其邻域内的几个像素放在二维像素窗口内进行处理，这是由于某一点的像素值与其邻域像素相关度最大，噪声信号和边缘像素与其邻域其他像素灰度值差异较大。基于此，可采用剔除邻域内噪声信号的方式来达到去噪的目的[1]。中值滤波是基于邻域处理的一类非线性滤波方法，可有效去除椒盐噪声[2]。椒盐噪声最明显的特点是会形成灰度值极大或极小的噪声点，这在图像显示上是一些突兀的黑白點，且这些点一般是孤立存在的，互相之间没有联系[3]。……