基于邊緣保護(hù)的快速加權(quán)各向異性擴(kuò)散濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理和顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種基于圖像邊緣檢測(cè)的快速開(kāi)關(guān)各 加權(quán)向異性擴(kuò)散濾波器，能夠快速消除圖像中的高斯噪聲同時(shí)保護(hù)圖像邊緣W及細(xì)節(jié)信 息。 技術(shù)背景
[0002] 圖像濾波與平滑是圖像處理中的基本問(wèn)題，也是早期機(jī)器視覺(jué)中常用的一種工 具。高斯噪聲主要是由電子電路產(chǎn)生的或是由于在照明度且低溫度高情形下圖像傳感器生 成的，污染圖像嚴(yán)重，且較其他類型噪聲較難濾除。早期高斯噪聲常利用如高斯低通濾波 器的各向同性濾波器濾除，然而，大量研究表明，該些各向同性濾波器在平滑噪聲的同時(shí)， 也模糊了圖像的重要的邊緣信息，該就使得平滑后的圖像不能很好地重現(xiàn)原始圖像中的結(jié) 構(gòu)細(xì)節(jié)信息。
[0003] 近年來(lái)，針對(duì)圖像濾波中保持重要特征的問(wèn)題，研究者們提出了大量的非線性的 圖像濾波算子。較為經(jīng)典的是化rona和Mai化提出的各向異性擴(kuò)散濾波算法。各向異性 濾波器是一種基于偏微分方程的濾波算法，此算法利用方向性分布擴(kuò)散系數(shù)取代了高斯低 通濾波器中的高斯卷積。其中擴(kuò)散公式如下：
[0004]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于邊緣保護(hù)的快速加權(quán)各向異性擴(kuò)散濾波方法，其特征是，首先使用高斯濾 波器對(duì)噪聲圖像進(jìn)行預(yù)處理，高斯濾波公式如下： I'（i，j) =Go*I0(i，j) 式中i，j分別為圖像的行數(shù)與列數(shù)，G。式高斯濾波算子，IJi，j)為原始噪聲圖像，I'（i，j)為高斯濾波后的輸出圖像，*為卷積符號(hào)；在以下處理過(guò)程中，I'（i，j)作為快速加 權(quán)各向異性擴(kuò)散濾波的輸入圖像； 其次進(jìn)行快速加權(quán)各向異性擴(kuò)散濾波：濾波窗口擴(kuò)展為l+2n，n> 1，擴(kuò)散方向具體為：n= 1時(shí)，沿中心像素周邊上下左右四個(gè)邊上的子窗口方向擴(kuò)散，每個(gè)邊上的子窗口數(shù)為3 個(gè)；n= 2時(shí)，在n= 1擴(kuò)散的基礎(chǔ)上，在外圍再沿中心像素周邊上下左右四個(gè)邊上的子窗 口方向擴(kuò)散，每個(gè)邊上的子窗口數(shù)為5個(gè)；n= 3或更大者以此類推。
2. 如權(quán)利要求1所述的多光譜多景深陣列拍攝相機(jī)，其特征是，加權(quán)各向異性擴(kuò)散濾 波方式是通過(guò)識(shí)別擴(kuò)散像素處于邊界區(qū)域還是平坦區(qū)域并為其分配不同的權(quán)重值來(lái)實(shí)現(xiàn)， 具體步驟為： i. 邊緣檢測(cè) 經(jīng)過(guò)高斯濾波后的圖像I'（i，j)作為輸入圖像，利用邊緣檢測(cè)算法對(duì)其進(jìn)行計(jì)算來(lái)識(shí) 別出邊緣信息； ii. 加權(quán)濾波 經(jīng)過(guò)步驟i,在每個(gè)窗口中，如果中心像素處于邊緣區(qū)域,如圖3(a),為與中心像素相 鄰的同樣處于邊沿區(qū)域的像素分配權(quán)重值W1，周圍處于平坦區(qū)域的像素分配權(quán)重值W2,而 被平坦區(qū)域像素隔離開(kāi)的處于另外邊緣區(qū)域的像素以及最外層的平坦區(qū)域像素均得到權(quán) 重值為W3,使W1>W2>W3。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于邊緣保護(hù)的快速加權(quán)各向異性擴(kuò)散濾波方法，其特征是， 加權(quán)各向異性擴(kuò)散濾波方程為：
其中，i，j分別為圖像的行數(shù)與列數(shù)，t為時(shí)間，Wi為根據(jù)像素所處的位置分配的不同 權(quán)重值，411▽取M)ll)為控制平滑過(guò)程的擴(kuò)散系數(shù)，I(i，j，t)為t時(shí)刻第i行，第j列的像
為散度符號(hào)，IIII表示范數(shù)，Itl代表在t=O時(shí)刻原始圖像的像素值，即I(i，j，t)t = ^的初 始像素值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及圖像處理和顯示領(lǐng)域，為提出一種快速加權(quán)各向異性濾波方法，能夠在保證濾波質(zhì)量的基礎(chǔ)上，有效減少迭代次數(shù)，提高濾波效率。同時(shí)，在噪聲密度較大的條件下，本發(fā)明能夠有效區(qū)分噪聲與邊緣，使之能夠在有效去除噪聲的同時(shí)，保證圖像的邊緣細(xì)節(jié)信息不丟失。為此，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，基于邊緣保護(hù)的快速加權(quán)各向異性擴(kuò)散濾波方法，首先使用高斯濾波器對(duì)噪聲圖像進(jìn)行預(yù)處理；其次進(jìn)行快速加權(quán)各向異性擴(kuò)散濾波：濾波窗口擴(kuò)展為1+2n，n≥1，擴(kuò)散方向具體為：n＝3或更大者以此類推。本發(fā)明主要應(yīng)用于圖像處理和顯示。
【IPC分類】G06T5-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104715457
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510124849
【發(fā)明人】史再峰, 賈圓圓, 龐科, 徐江濤, 趙升, 周佳慧
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2015年3月19日