(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111618470.0 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 南通智能感知研究院 地址 226009 江苏省南 通市崇川区中央创 新区紫琅 科技城16号楼7楼 (72)发明人 胡金通　徐敏迪　柴孟阳　赵云　 蒋磊磊　孙德新　刘银年　吴真蓉　 (51)Int.Cl. G06T 5/20(2006.01) G06T 5/00(2006.01) (54)发明名称 一种使用FPGA实现的图像双边滤波方法 (57)摘要 一种使用FPGA实现的图像双边滤波方法， 包 括步骤： S1、 通过公式计算产生滤波模板； S2、 产 生与滤波模板尺寸相同的数据窗口， 确定窗口中 心点像素； S3、 计算数据窗口中心点像素灰度与 其邻域像素灰度的差均值； S4、 根据灰度差均值 与拟定的阈值比较， 选 择滤波模板； S5、 利用选 择 的滤波模板与窗口数据卷积， 完成双边滤波。 本 发明提供的方法采用少量权重系数组成滤波模 板， 直接固化在FGPA程序中， 再通过阈值判断机 制选择模板， 能实现资源消耗少， 计算量小、 实时 性高， 解决了现有 技术FPGA实现的双边滤波方法 需要存储大量的权重系数， 运算时再通过查找表 查询参数， 消耗大量资源的问题。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 114359117 A 2022.04.15 CN 114359117 A 1.一种使用FPGA实现的图像双边滤波方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 通过以下计算产生滤波模板储 存在FPGA内部； 其中， 表示滤波模板的加权系数， （ k, l） 表示模板窗口中心坐标， （ i,  j） 表示模板窗口的其他系数的坐标， f (i, j)和f（k, l） 表示该点对应的灰度值， σd为距离 标准差，σr为灰度标准差 。 S2、 产生与滤波模板尺寸相同的数据窗口， 确定窗口中心点像素； S3、 计算数据窗口中心点像素 灰度值与其邻域像素 灰度的差均值； S4、 根据灰度差均值与拟定的阈值比较， 选择 滤波模板； S5、 利用选择的滤波模板与窗口数据卷积， 完成双边滤波。 2.如权利要求1所述的图像双边滤波方法， 其特征在于， 所述步骤S4中的阈值的选择采 用双峰法、 P参数法、 最大类间方差法、 最大熵阈值法、 迭代法中的任意 一种方法。 3.如权利要求1所述的图像双边滤波方法， 其特征在于， 所述步骤S1中的滤波模板数量 为2~3个。 4.如权利要求1所述的图像双边滤波方法， 其特征在于， 所述步骤S1中的滤波模板 中的 尺寸为3×3或5×5或7×7。 5.如权利要求1所述的图像双边滤波方法， 其特征在于， 所述灰度标准差与距离标准差 设置为固定值。 6.如权利要求5所述的图像双边滤波方法， 其特 征在于， 所述灰度标准差 σr为5~30。 7.如权利要求5所述的图像双边滤波方法， 其特 征在于， 所述距离标准差 σd为1~3。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114359117 A 2一种使用FPGA实现的图像双边滤波方 法 技术领域 [0001]本发明涉及图像处 理领域， 尤其涉及一种使用FPGA实现的图像双边滤波方法。 背景技术 [0002]图像滤波处理， 是对成像设备获取得到 的视频图像进行过滤处理， 如去除图像中 不想要的像素点的值 （如去噪） ， 或加强图像中某个区域的像素点的值 （如边缘提取） 。 图像 滤波处理方法主要包括： 均值滤波、 中值滤波、 最大最小值滤波、 双边滤波、 引导滤波等。 其 中， 双边滤波是一种非线性滤波器， 它可以达到保持边缘、 降噪平滑的效果。 和其他滤波原 理一样， 双边滤波也是采用加权平均的方法， 用周边像素亮度值的加权平均代表某个像素 的强度， 所用的加权平均基于高斯分布。 最重要的是， 双边滤波的权重不仅考虑了像素的欧 氏距离 （如普通的高斯低通滤波， 只考虑了位置对中心像素 的影响） ， 还考虑了像素范围域 中的辐射差异 （例如卷积核中像素与中心像素之 间相似程度、 颜色强度， 深度 距离等） ， 在计 算中心像素 的时候同时考虑这两个权重。 因此， 双边滤波器可以在降噪的同时很好的保存 边缘附近像素值。 [0003]但双边滤波器表达式过于复杂， 图像每一个位置的权重值需进行多次指数和除法 运算， 在ARM或DSP这类串行结构的处理器上实现实时滤波的算法十分耗时， 对于实时性要 求较高的系统， 采用硬件实现比采用软件实现更容易满足要求， FGPA由于其强大的数据并 行处理能力以及流水线的结构特点， 可有效提升速算法的运行速度， 从而提高图像处理的 实时性。 发明内容 [0004]有鉴于现有技术的上述缺陷， 本发明所要解决是实现双 边滤波效果的公式过于复 杂、 硬件实现资源消耗大、 实时性 不足的技 术问题。 [0005]为实现上述问题， 本 发明提供了以下技术方案：  一种使用FPGA实现的图像双边滤 波方法， 包括 步骤： S1、 通过以下计算产生滤波模板储 存在FPGA内部； ； 其中， 表示滤波模板的加权系数， （ k, l） 表示模板窗口中心坐 标， （i, j） 表示模板窗口的其他系数的坐标， f (i, j)和f（k, l） 表示该点对应的灰度值， σd为距离标准差， σr为灰度标准差 。 [0006]S2、 产生与滤波模板尺寸相同的数据窗口， 确定窗口中心点像素； S3、 计算数据窗口中心点像素 灰度值与其邻域像素 灰度的差均值； S4、 根据灰度差均值与拟定的阈值比较， 选择 滤波模板； S5、 利用选择的滤波模板与窗口数据卷积， 完成双边滤波。说　明　书 1/3 页 3 CN 114359117 A 3