基于FPGA的分段近似双边滤波算法设计与实现

为了增强图像显示的质量以及减少基于现场可编程逻辑器件(FPGA)双边滤波算法中硬件资源的消耗,设计了一种分段近似的双边滤波算法。通过分段近似计算减少了双边滤波中值域的存储容量以及输出的数据位宽,从而降低了计算复杂度和硬件资源消耗。在Zynq-7000和Sparten-7的FPGA平台上实现了分段近似的双边滤波算法,研究了不同高斯噪声及在其最佳的值域标准差下的滤波和边缘保持性能。结果表明,本文算法在性能上与传统的双边滤波算法相当,并且与传统的双边滤波算法相比,其查找表(LUT)和数字信号处理模块(DSP)的使用量减少了9.9%和71.1%,且功耗仅为0.128 W。本文算法适合用于硬件资源有限的图像滤波应用场景。

基于双边滤波算法的树木点云模型去噪方法研究

针对三维激光扫描仪获取的树木点云数据存在噪声点的问题,结合双边滤波算法,通过设定空间邻近度因子σc值不变、灰度邻近度因子σs变化以及σs值不变、σc变化的2种不同参数取值状态,根据计算得到的双边滤波权因子α,选择剔除部分与当前采样点距离过大的相邻采样点,更新所有的数据点,最后得到经过滤波后的新数据点。经过对比分析2种参数取值状态下的不同去噪结果,可得到合理的参数取值,进而实现对树木点云模型去噪的处理,且达到保持原特征的目的。最后选取2个合适的实验数据模型,进一步对实验结果进行验证。实验结果表明该算法简单高效,噪声去除效果良好,具有较好的实用性和研究意义。

基于多级中值的双边滤波算法的地震数据去噪研究

地震数据去噪是地震资料处理的核心环节,去噪的质量直接影响后续处理的精度。实际地震数据中含有多种随机噪声,常见的随机噪声有高斯噪声和椒盐噪声,通常需要采用不同的去噪算法分别进行压制,不可避免会造成有效信号的损失。双边滤波算法能够压制高斯噪声,但是对椒盐噪声不敏感,多级中值滤波算法能够压制椒盐噪声,无法去除高斯噪声。文章将多级中值滤波算法代入双边滤波算法核函数,提出一种基于多级中值的双边滤波算法,能够同时去除地震数据中的高斯噪声和椒盐噪声,更好地保留有效信号。

一种小波域改进双边滤波的水果图像去噪算法

采用机器人实现水果的自动化精确采摘是现代水果采摘技术发展的基本趋势之一。但由于成像条件以及机器人自身电子电路等因素的影响,使得所获取的图像或多或少存在大量噪声。将小波变换与双边滤波算法有机结合,提出了一种针对水果图像中颗粒噪声的滤波算法。该算法首先对噪声图像实现小波分解,对于各高频子图像,给出了相似像素的基本定义并分别设计出尺寸为5的多方向的相似像素检测窗口;然后根据检测窗口中相似像素的个数与检测窗口全部像素点个数的比值大小,分别采用自适应双边滤波算法和改进加权中值滤波算法加以处理。最后实现小波系数重构。实验仿真结果表明,该滤波算法性能优于双边滤波算法以及小波域双边滤波算法,对于农产品视觉图像、基于流媒体技术设施现场采集的图像处理等领域也具有一定的参考价值。

滤波算法在图像增强中的应用研究

研究图像增强问题,当光照变化比较强烈时,传统增强算法假设场景中光照是平缓变化的,易产生"光晕"现象,导致图像质量变差。为了图像增强后的质量,提出一种单尺度双边滤波的图像增强算法。首先对采集图像亮度增强,然后利用双边滤波消除光照对图像不利影响,最后采用单尺度Retinex算法对图像进行增强处理。仿真结果表明,单尺度双边滤波增强算法很好地解决了传统算法中存在"光晕"难题,提高了图像增强效率,可适用于任何光照强度下的图像增强。

基于双边滤波的变分红外图像增强

图像增强是改善红外图像质量的一种重要途径,针对红外图像模糊、质量等不足,提出了一种双边滤波的变分红外图像增强算法。首先采用小波变换将红外图像分解成为低频子图像和高频子图像,然后采用双边滤波算法和变分算法对低频和高频子图像进行处理,最后采小波逆变换对低频子图像和高频子图像进行重构。结果表明,本文算法提高了红外图像的对比度,视觉效果要优于对红外图像增强算法,为红外图像的后续处理打了良好的基础。

基于双边滤波与小波阈值法的矿区遥感图像处理

矿区遥感图像为开采沉陷监测与预计提供了大量的精确数据,对于实现矿区开采沉陷高精度监测与预计发挥了重要作用。由于矿山遥感图像受到矿区复杂的自然环境、成像系统电压不稳定等因素的干扰,导致实地获取的矿山遥感图像在很大程度上受到噪声干扰,图像整体较模糊,难以准确提取有用信息。为此,将双边滤波算法与小波阈值去噪算法相结合,提出了一种矿区遥感图像去噪算法。鉴于双边滤波算法具有较好的边缘保持性能,故首先采用该算法对矿区遥感图像进行处理,以滤除一部分噪声;然后对初次滤波后的图像进行3层小波分解,对分解得到的低频分解系数不作处理,对高频分解系数提出了一种小波域指数型阈值去噪模型进行滤波;最后通过低频分解系数与滤波后高频分解系数重构,获得了高清晰度的矿山遥感图像。采用某矿区2幅遥感图像进行试验,并采用双边滤波算法、小波软阈值去噪模型与新算法进行试验对比,结果表明:新算法在去除噪声的同时,能够最大限度地保持图像细节信息的完整性,其性能总体优于其余2类算法,对于高效处理矿山遥感图像,进而提高矿山开采沉陷监测与预计精度有一定的参考价值。

飞秒激光烧蚀光斑图像的双边滤波增强及FCM分割

飞秒激光烧蚀单晶硅材料过程中会伴随衍生等离子体发光,由CCD相机采集等离子体的光辐射信号可获得激光烧蚀光斑图像。针对光斑图像核心烧蚀区域易受光晕、烧蚀热过渡区域等因素影响问题,提出了烧蚀光斑图像的双边滤波增强结合模糊C均值聚类(FCM)分割策略,将光斑不同区域分割出来。首先,采用主成分分析(PCA)方法对光斑图像进行主成分提取,增强图像并去除噪声影响。其次,在PCA提取的第一主成分图像基础上,用双边滤波对光斑图像进一步增强处理,突出了光斑核心目标区域的层次。最后,采用模糊C-均值聚类(FCM)将光斑图像的各个区域精确的分割出来。通过与Canny算子结合高斯滤波的光斑图像分割效果对比表明,本文提出的光斑图像分割方法,对光斑核心区域、光斑细节及光斑层次分割方面具有优势。

光照不均匀条件下无人机航拍低照度图像增强方法

增强图像时高低频参数未增强,没有更好地保留图像的细节和平衡图像的亮度,因此,提出一种光照不均匀条件下无人机航拍低照度图像增强方法。首先通过高斯滤波预处理无人机航拍图像,实现无人机航拍图像中的噪声抑制,将预处理后的图像通过小波分解得到图像的高频参数和低频参数,分别通过双边滤波算法、软阈值方法和直方图对图像的低频参数和高频参数进行增强,采用小波重构对增强后的图像高频参数和低频参数进行重构,得到增强后的无人机航拍图像。通过实验验证,该方法能够实现一种效果较好的图像增强,在原始图像基础上,通过文中方法增强原始亮度8.14%、对比度提高了37.90%以及清晰度增加了31.01%,使得图像的整体质量得到了显著提升,为后续的图像分析、处理提供了更加准确、丰富的信息。

基于多尺度残差的数字图像超分辨率重建算法

针对目前数字图像采集传输过程中因受环境干扰出现低像素的图像,导致图像重建效果较差的问题,提出了基于多尺度残差的数字图像超分辨率重建算法。首先,采用双边滤波算法完成数字图像的去雾处理;其次,分类数字图像的亮度特征信息和色彩信息,采用距离阈值去噪方法分别对其进行去噪处理;并且设置多个尺寸的卷积核,将其引入图像特征提取过程中,获取数字图像特征,对其展开反向投影操作,在残差学习思想的基础上连接升采样和降采样过程提取的特征,实现数字图像超分辨率重建。实验结果表明,所提算法对图像重建的结构相似度高、峰值信噪比(PSNR:Peak Signal-to-Noise Ratio)高、重建效果好。

无人机载激光雷达图像斑点噪声滤波方法

为了保证激光雷达图像完整,抑制无人机载激光雷达图像斑点噪声,提高激光雷达图像质量,提出无人机载激光雷达图像斑点噪声滤波方法。利用自适应联合双边滤波算法修复激光雷达图像中存在的空洞,提高激光雷达图像的完整度,通过二次噪声检测方法检测激光雷达图像中存在的斑点噪声,构建冲击各向异性滤波模型,利用该模型完成无人机载激光雷达图像斑点噪声的滤波处理。实验结果表明,所提方法的均方根误差低于0.02,其熵在0.20以上,散斑指数最高可达9.9,所提方法具有良好的滤波效果和斑点噪声抑制能力。

三维激光点云多尺度去噪算法研究

针对地面激光点云数据中的多尺度噪声问题,提出一种高效、鲁棒的点云分类去噪算法。算法首先以K邻近距离为评价指标,对噪声点云进行尺度分类,并剔除大尺度噪声。然后,引入双边滤波去噪理论,以过邻域内所有点云的滤波平面为因子确定投影权函数,并引入曲面变分因子,对双边滤波因子进行改进。最后,采用改进的双边滤波去噪算法对小尺度噪声进行处理。实验表明,本文提出的算法能够有效减少邻域噪声的影响,具有一定的推广和应用价值。

基于深度传感器的煤场三维测量改进算法研究

针对传统盘煤仪使用过程中存在的标定误差大、模型重建失效等问题,提出基于直接线性变换模型的改进标定算法、基于飞行时间的改进三维重建算法,通过固定式深度传感器与相机实现盘煤。同时,针对盘煤仪无法可视化、体积测量误差大等问题,提出基于Unity3D的虚拟场景设计、基于颜色和法向量的点云分割方法,实现煤场三维可视化,从而计算模型体积。经实验验证,改进算法测量精度高、扫描速度快、设备稳定性强,具有较高使用价值。

基于背景匀质性双边滤波的SAR图像斑点噪声抑制算法

针对双边滤波在抑制SAR图像相干斑噪声的不足,本文提出了一种基于背景匀质性的改进双边滤波算法BH-IBF(Improved Bilateral Filtering algorithm based on Background Homogeneity),并将其应用于SAR图像斑点噪声抑制。BH-IBF以传统双边滤波作为基本框架,并利用了双边滤波器中的双边核函数描述像素灰度值之间的相似性以及相邻像素间的几何空间信息。然而,传统双边滤波存在不能有效地滤除强斑点噪声的缺点,并且SAR图像又因成像原理的缺陷导致强斑点噪声普遍存在。针对这些问题,BH-IBF设计了一种根据背景窗口的匀质性进行自适应样本截断的方法,并根据描述背景匀质性的指标自动获取样本截断的截断深度。此外,本文将自适应滤波窗口尺寸以及权重核修改的方案应用到BH-IBF中,以增强匀质区域的斑点噪声平滑强度以及异质区域的边缘信息效果。最后,使用自适应截断后的样本作为已调整权重核的双边滤波器的输入。实验数据显示,BH-IBF能够在有效保留SAR图像纹理信息的同时,获取较好的斑点噪声平滑性能。

基于FPGA + USB3.0的图像降噪系统

针对图像降噪过程中,图像边缘模糊和实时性差的问题,本文提出了一种基于FPGA和USB3.0的图像降噪系统,其中包括高斯滤波和双边滤波算法两种降噪算法,对这两种算法进行实验,并进行了对比分析。该系统的设计充分利用了FPGA的高度并行性和USB3.0的高速数据传输能力,为实时处理提供了强大的支持。实验结果表明双边滤波算法在降噪中,能更好地保留图像边缘信息,并且能够达到实时处理的要求,这一系统的创新性在于其综合运用了硬件加速和高速数据接口,为图像降噪提供了高效可靠的解决方案。

基于机器视觉的曳引式电梯轮槽磨损检测方法

研究基于机器视觉的曳引式电梯轮槽磨损检测方法,精确检测曳引式电梯轮槽磨损,避免造成曳引钢绳滑脱,产生电梯急速下降或者冲撞等危险状况。通过多分辨率多倍摄像镜头和CMOS相机的结合的机器视觉技术,采集曳引式电梯轮槽图像,利用双边滤波算法预处理曳引式电梯轮槽采集图像,获取降噪后的清晰化曳引式电梯轮槽图像,以此为基础,通过不变矩匹配方式获取曳引式电梯轮槽图像与基准模型的轮廓边缘不变矩,实现曳引式电梯轮槽轮廓定位与边缘拟合,通过匹配所得曳引式电梯轮槽图像和基准模型图像的轮廓边缘不变矩近似程度,实现曳引式电梯轮槽磨损检测,并引入曳引式电梯轮槽间距遮挡补偿模型,避免曳引钢绳对轮槽底端的遮掩,提升曳引式电梯轮槽磨损检测精度。实验表明:该方法可实现曳引式电梯轮槽轮廓边缘清晰化处理;有效补偿曳引式电梯轮槽间距遮挡,准确检测曳引式电梯轮槽磨损程度。

基于数据挖掘的光照变化复杂图像识别方法

光照变化复杂图像识别一直是图像研究领域中的难点,当前光照变化复杂图像识别方法无法消除光照变化对图像识别结果的干扰,导致光照变化复杂图像识别精度低,为了获得更优的光照变化复杂图像识别结果,设计基于数据挖掘的光照变化复杂图像识别方法。首先收集光照变化复杂图像,采用双边滤波算法对光照变化复杂图像进行预处理,增强光照变化复杂图像清晰度,然后采用双树复小波域变换提取光照变化复杂图像识别特征,并采用数据挖掘方法建立光照变化复杂图像识别模型。实验结果表明,数据挖掘可以描述光照变化复杂图像的类型,光照变化复杂图像识别精度超过95%,有效降低了光照变化复杂图像识别错误率,具有比较明显的优势。

基于机器视觉技术的光照动态化图像优化研究

图像采集过程受光照影响大,导致图像清晰度不够,含有大量的噪声,为了获得理想的图像,文章设计了机器视觉技术的对光照动态化图像优化方法。首先采用机器视觉技术确定图像成像过程中亮度、光照和反射之间的关系,动态调整图像色彩,然后采用Retinex算法去除图像的光照分量干扰,采用双边滤波算法增强图像清晰度,最后进行了具体仿真实验。结果表明,文章方法获得了理想图像,可以消除光照变化的不利影响,提高了图像的信噪比,图像清晰度高。

输电通道交叉跨越段导地线异物三维信息检测

输电线异物检测普遍采用无人机拍照,但需要人工复检,导致电力巡检效率偏低,为解决这一问题,提出输电通道交叉跨越段导地线异物三维信息检测算法。通过智能无人机拍摄相关区域,并采用双目立体视觉理论,获取异物图像的三维深度信息;引入双边滤波算法消除图像中的噪声及其他因素的干扰,对于动态异物,算法可分析其特征并完成连续跟踪;通过计算异物与导地线之间的安全距离,完成异物检测。结果表明,该方法能够精准地检测出多幅输电通道交叉跨越段导地线图像中的各类异物,且检测精度较高。

基于FPGA的多视频接口的紫外成像系统设计

设计的多视频接口紫外成像系统,支持通过USB3.0接口输出图像数据至PC上进行显示,并且创造性地提出通过MIPI CSI-2接口将图像数据输出至Hi3519处理器进行显示,同时提出了两种类型的接口转换方法。设计了成像系统的图像采集模块、通过现场可编程门阵列(FPGA)以硬件描述语言(Verilog)构建的图像处理模块、I2C通信模块以及接口桥接转换模块等,其中图像处理模块作为系统的主控核心模块,分别控制图像采集模块完成了图像信息的采集、控制I2C通信模块和接口桥接模块完成开发平台的实时显示,另外该系统针对平滑噪声的处理集成了双边滤波算法、并且设计了图像模式切换、HDR模式切换、图像缩放和图像翻转等多种功能。通过对系统进行测试和验证,结果系统能够稳定提供分辨率为2 048×2 040@44 fps的视频流,结果表明该系统且具备低功耗的优势,最终完成了紫外成像系统和专业领域应用的精准匹配。