Медианный фильтр

2-D фильтрация медианы

Библиотека:
Панель инструментов Vision HDL/Анализ и усовершенствование
Панель инструментов/фильтрация HDL Vision

Описание

Блок «Медианный фильтр» заменяет каждый входной пиксель средним значением заданной окружающей окрестности N на N. Медиана менее чувствительна к экстремальным значениям, чем средняя. Этот блок можно использовать для удаления солёно-перцового шума из изображения без значительного снижения резкости изображения. Можно задать размер окрестности и значения заполнения для краев входного изображения.

Порты

Этот блок использует потоковый пиксельный интерфейс с шиной для сигналов управления кадрами. Этот интерфейс позволяет блоку работать независимо от размера и формата изображения. Пиксельные порты в этом блоке поддерживают потоковую или многопиксельную потоковую передачу. Потоковая передача одного пикселя принимает и возвращает одно значение пикселя за каждый тактовый цикл. Multipixel streaming принимает и возвращает 4 или 8 пикселей за тактовый цикл для поддержки форматов с высокой частотой кадров или высоким разрешением. Вместе с пикселем блок принимает и возвращает pixelcontrol шину, которая содержит пять сигналов управления. Сигналы управления указывают достоверность каждого пикселя и его местоположение в кадре. Для многопиксельной потоковой передачи один набор управляющих сигналов применяется ко всем четырем или восьми пикселям в векторе. Чтобы преобразовать кадр (матрицу пикселей) в последовательный поток пикселей и управляющие сигналы, используйте блок «От кадра к пикселям». Полное описание интерфейса см. в разделе Потоковый пиксельный интерфейс.

Вход

развернуть все

`pixel` - Входной пиксель или мультипиксельный вектор
скаляр | вектор

Этот блок поддерживает потоковую передачу одного пикселя или многопиксельную потоковую передачу. Для потоковой передачи одного пикселя укажите один входной пиксель в качестве значения скалярной интенсивности. Для многопиксельной потоковой передачи задайте вектор из четырех или восьми значений интенсивности пикселей. Дополнительные сведения о настройке модели для многопиксельной потоковой передачи см. в разделе Фильтрация многопиксельных видеопотоков.

Этот блок не поддерживает многокомпонентную потоковую передачу. Для обработки многокомпонентных потоков реплицируйте блок для каждого компонента. pixelcontrol шина для всех компонентов идентична, поэтому можно подключить одну шину к нескольким реплицированным блокам.

double и single типы данных поддерживаются для моделирования, но не для генерации кода HDL.

`ctrl` - Управляющие сигналы, связанные с потоком пикселей
`pixelcontrol` автобус

pixelcontrol шина содержит пять сигналов. Сигналы описывают достоверность пикселя и его местоположение в кадре. Дополнительные сведения см. в разделе Шина управления пикселами.

Для многопиксельной потоковой передачи каждый вектор значений пикселей имеет один набор управляющих сигналов. Потому что вектор имеет только один valid , пикселы в векторе должны быть либо все допустимыми, либо все недопустимыми. hStart и vStart сигналы применяются к пикселю с самым низким индексом в векторе. hEnd и vEnd сигналы применяются к пикселю с самым высоким индексом в векторе.

Типы данных: bus

Продукция

развернуть все

`pixel` - Выходной пиксель или мультипиксельный вектор
скаляр | вектор

Этот блок поддерживает потоковую передачу одного пикселя или многопиксельную потоковую передачу. При использовании потоковой передачи одного пикселя блок возвращает один пиксель в качестве значения скалярной интенсивности. При использовании многопиксельной потоковой передачи блок возвращает вектор значений интенсивности. Этот вектор имеет тот же размер, что и входной пиксельный вектор. Дополнительные сведения о настройке модели для многопиксельной потоковой передачи см. в разделе Фильтрация многопиксельных видеопотоков.

Тип данных выходного пикселя совпадает с типом данных входных пикселей.

double и single типы данных поддерживаются для моделирования, но не для генерации кода HDL.

`ctrl` - Управляющие сигналы, связанные с потоком пикселей
`pixelcontrol` автобус

Типы данных: bus

Параметры

развернуть все

`Neighborhood size` - Размер области изображения, используемой для вычисления медианы
`3×3` (по умолчанию) | `5×5` | `7×7`

Выберите размер окрестности, в пикселях, как 3×3, 5×5, или 7×7.

Нельзя использовать размер окрестности, равный 7×7 при использовании многопиксельной потоковой передачи и установке для метода Padding значения None.

`Padding method` - Способ заполнения границы входного изображения
`Symmetric` (по умолчанию) | `Constant` | `Replicate` | `None`

Выберите один из этих методов заполнения границы входного изображения. Дополнительные сведения об этих методах см. в разделе Заполнение кромок.

Constant - Интерпретировать пикселы вне кадра изображения как имеющие постоянное значение.
Replicate - повторять значение пикселов на краю изображения.
Symmetric - Задайте значение пикселов заполнения для отражения края изображения.
None - Исключить логику заполнения. Блок не устанавливает для пикселов вне кадра изображения какое-либо конкретное значение. Эта опция уменьшает аппаратные ресурсы, используемые блоком, и блокирование, требуемое между кадрами, но влияет на точность выходных пикселей на краях кадра. Для поддержания синхронизации потока пикселей выходной кадр имеет тот же размер, что и входной кадр. Однако, чтобы избежать использования пикселов, вычисленных из неопределенных значений заполнения, маскируйте KernelSize/2 пикселы вокруг края кадра для выполнения нисходящих операций. Дополнительные сведения см. в разделе Увеличение пропускной способности при отсутствии заполнения.

Нельзя использовать размер окрестности, равный 7×7 при установке для метода Padding значения None.

`Padding value` - Значение, используемое для наложения границы входного изображения
`0` (по умолчанию) | целое число

Укажите целое число для наложения границы входного изображения. Блок приводит это значение к тому же типу данных, что и входной пиксель.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Padding method значение Constant.

`Line buffer size` - Размер линейного буфера
`2048` (по умолчанию) | целое число

Укажите степень два, которая соответствует количеству активных пикселов в одной горизонтальной строке.

Если указано значение, которое не является степенью два, блок использует следующую наибольшую степень два. Блок распределяет (N-1) -строчные ячейки памяти размера буфера для хранения пикселей, используемых для вычисления медианного значения. N - размер квадратной области, заданный параметром Размер окрестности.

Примеры модели

Удаление шума и заточка изображения

Реализация фронтэнд-модуля дизайна обработки изображений. Этот внешний модуль удаляет шум и точит изображение, чтобы обеспечить лучшее начальное условие для последующей обработки.

Фильтровать многопиксельные видеопотоки

Проектирование фильтров, работающих на многопиксельном входном видеопотоке. Использование многопиксельной потоковой передачи для обработки видео с высоким разрешением или высокой частотой кадров с той же тактовой частотой, что и потоковый интерфейс с одним пикселем. Многопиксельная потоковая передача также повышает скорость и пропускную способность моделирования, поскольку для обработки каждого кадра требуется меньше итераций, сохраняя при этом аппаратные преимущества потокового интерфейса.

Совет

При использовании блока с буфером внутренней линии внутри включенной подсистемы (Simulink) шаблон разрешенного сигнала должен поддерживать синхронизацию потока пикселей, включая минимальные интервалы гашения. Если шаблон включения искажает синхронизацию потока пикселей, могут появиться частичные выходные кадры, поврежденные сигналы управления потоком пикселей или несоответствия между результатами моделирования Simulink ® и HDL. Возможно, потребуется увеличить интервалы гашения, чтобы выдержать циклы при низком значении параметра enable. Дополнительные сведения см. в разделе Настройка интервалов гашения.

Алгоритмы

развернуть все

При использовании многопиксельной потоковой передачи блок использует однострочную память и параллельно реализует ядра фильтров NumberOfPixels. Это увеличение аппаратных ресурсов является компромиссом для увеличения пропускной способности по сравнению с однопиксельной потоковой передачей.

Время ожидания

Задержка блока - это задержка буфера строки плюс задержка вычисления ядра. Задержка линейного буфера по умолчанию включает заполнение границ. Задержка операции заполнения зависит от размера ядра. Если заполнение кромок не требуется для конструкции, можно уменьшить задержку, установив для параметра метода Padding значение None. При использовании этого параметра задержка блока не зависит от размера ядра. Чтобы определить точную задержку для любой конфигурации блока, измерьте количество временных шагов между входным и выходным сигналами управления.

Чтобы найти медианное значение каждой окрестности, логика ядра сравнивает значения пикселей друг с другом. Задержка ядра фильтра зависит от размера окружения. В таблице показано количество сравнений, необходимых для нахождения медианного значения каждого размера окрестности.

Размер района	Количество проведенных сравнений
`3`×`3`	11
`5`×`5`	75
`7`×`7`	230

Примечание

При использовании заполнения краев используйте интервал горизонтального гашения, превышающий вдвое ширину ядра. Этот интервал позволяет блоку завершить обработку одной строки, прежде чем он начнет обработку следующей строки, включая добавление пикселов заполнения до и после активных пикселов в строке. Стандартные форматы потокового видео используют интервал горизонтального гашения около 25% ширины кадра. Этот интервал намного больше, чем фильтры, применяемые к каждому кадру. При отключении заполнения краев интервал горизонтального гашения должен быть не менее 12 циклов и не зависит от размера ядра. Если используется пользовательский формат видео, установите интервал горизонтального гашения с помощью параметров блока «От кадра до пикселов». Интервал горизонтального гашения равен сумме пикселей на строку - активным пикселям на строку или, что эквивалентно, передней части + задней части. Дополнительные сведения см. в разделе Настройка интервалов гашения.

Работа

Для блока Медианного фильтра логика сравнения, которая находит медианное значение пикселя каждой окрестности, обычно является критическим путем, который определяет достижимую тактовую частоту после синтеза. По мере увеличения размера окрестности длина этого пути увеличивается.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

Этот блок поддерживает генерацию кода C/C + + для режимов ускорения Simulink и быстрого ускорения, а также для генерации компонентов DPI.

Создание кода HDL
Создание кода Verilog и VHDL для проектов FPGA и ASIC с использованием Coder™ HDL.

HDL Coder™ предоставляет дополнительные опции конфигурации, которые влияют на реализацию HDL и синтезированную логику.

Архитектура HDL

Этот блок имеет единую архитектуру HDL по умолчанию.

Свойства блока HDL

ConstrainedOutputPipeline	Количество регистров для размещения на выходах путем перемещения существующих задержек в рамках проекта. Распределенная конвейерная обработка не перераспределяет эти регистры. Значение по умолчанию: `0`. Дополнительные сведения см. в разделе ConstrainedOutputPipeline (кодер HDL).
InputPipeline	Количество входных ступеней трубопровода для вставки в сформированный код. Распределенная конвейерная обработка и конвейерная обработка с ограниченным выходом могут перемещать эти регистры. Значение по умолчанию: `0`. Дополнительные сведения см. в разделе InputPipeline (кодер HDL).
OutputPipeline	Количество выходных ступеней трубопровода для вставки в сформированный код. Распределенная конвейерная обработка и конвейерная обработка с ограниченным выходом могут перемещать эти регистры. Значение по умолчанию: `0`. Дополнительные сведения см. в разделе Выходной конвейер (кодер HDL).

Ограничения

Нельзя создать код HDL для этого блока, если он находится внутри перезаписываемой синхронной подсистемы (кодера HDL).

См. также

От кадра до пикселов | visionhdl.MedianFilter | Медианный фильтр (панель инструментов компьютерного зрения)

Представлен в R2015a

Документация

Медианный фильтр

Описание

Порты

Вход

`pixel` - Входной пиксель или мультипиксельный вектор
скаляр | вектор