基于Stratix II EP2S60的改進中值濾波器設計

眾所周知，在復雜背景條件下，要對弱小目標進行準確有效地紅外跟蹤、探測是一個難題。這種情況下，由于目標與背景的對比度較小、信噪比較低，若直接進行跟蹤、探測往往比較困難，所以必須先對圖像信號進行濾波預處理，以達到抑制背景噪聲。增加目標強度，從而提高圖像信噪比的目的，為后續工作打下良好的基礎。

實時圖像處理器中，信號預處理包括對圖像的各種濾波、直方圖統計及均衡、圖像增強、灰度變換等，它們共同的特點是處理數據量大，如果用一般的軟件來實現勢必會比較慢。而對于一些實時性要求比較高的系統，處理速度往往是要考慮的關鍵因素，一旦速度跟不上，實時性也無從談起。針對圖像預處理階段運算結構比較簡單的特點，用FPGA進行硬件實現無疑是理想的選擇，這樣同時兼顧了速度和靈活性，大大減輕了DSP的負擔。

本系統采用Verilog HDL語言。利用一種快速的中值濾波改進算法對電路進行設計，并以Altera公司生產的Stratix II EP2S60F67214型FPGA芯片為硬件平臺。該器件繼承了Altera公司Stratix II系列的共同優點，由于引入了嶄新的自適應邏輯模塊(ALM

2 中值濾波的基本原理及改進算法

2．1中值濾波的基本原理

中值濾波是由Tukey發明的一種非線性信號處理技術，早期用于一維信號處理，后來很快被用到二維數字圖像平滑中，是一種有效抑制圖像噪聲，提高圖像信噪比的非線性濾波技術。它是一種鄰域運算，類似于卷積，但計算的不是加權求和，而是把鄰域中的像素按灰度級進行排序，然后選擇該組的中間值作為輸出像素值。與均值濾波器以及其他線性濾波器相比，中值濾波器的突出特點是在很好地濾除脈沖噪聲(Impulsive Noise)和椒鹽噪聲(Salt and Pepper Noise)的同時，還能夠保護目標圖像邊緣輪廓的細凇Ｓ霉獎硎疚?br>
g(x，y)=median{f(x-i,y-i)}，(i,j)∈S (1)

式中g(x，y)，f(x,y)為像素灰度值，S為模板窗口。

而中值濾波的具體實現過程一般為：

(1)選擇一個(2n+1)