FPGA实现的中值滤波系统：归并插入排序与阈值比较优化

"这篇论文详细介绍了基于FPGA的中值滤波系统的设计与仿真测试，主要关注如何优化中值滤波算法以提高图像处理速度。作者提出了一种基于归并插入排序的中值滤波方法，相较于传统的冒泡排序算法，能显著减少比较次数，从而提升效率。此外，系统中还包含阈值比较电路，有助于保留图像细节，防止中值滤波导致的图像模糊。" 中值滤波是一种广泛应用的图像去噪技术，它通过替换像素窗口内的中值来消除噪声，特别适合处理椒盐噪声。在传统的中值滤波算法中，如冒泡排序，获取滤波窗口中的中值需要大量的比较操作，这在硬件实现时会消耗大量的时间和资源。为了克服这一问题，该论文提出了一种基于FPGA的解决方案。 在FPGA平台上实现的归并插入排序算法，是将插入排序与归并排序相结合，以减少比较次数。插入排序在小规模数据中通常效率较高，而归并排序则在大规模数据中表现优秀。通过这种方式，论文中的设计能够在获取5×5滤波窗口中值时只需进行90次比较，比冒泡排序减少了35次操作，极大地提升了系统的处理速度。 除了算法优化，该系统还引入了阈值比较电路。这个电路的作用是在滤波过程中，如果像素值变化超过一定阈值，则保留原值，防止过度平滑导致的图像细节损失。这一机制有助于保持图像的边缘清晰度，避免了中值滤波可能引发的图像模糊问题。 论文的实验结果显示，该设计在提高处理速度的同时，还能保持良好的图像质量。这样的设计对于实时图像处理或高分辨率图像处理应用具有重要的价值，尤其是在资源有限的嵌入式系统中，FPGA的高速并行处理能力使得这种优化的中值滤波器成为一种高效的选择。 这篇论文提供了一种创新的、基于FPGA的中值滤波实现方式，通过归并插入排序和阈值比较电路，不仅提升了滤波效率，还兼顾了图像质量，为未来FPGA在图像处理领域的应用提供了新的思路。