本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像濾波方法及裝置。

背景技術(shù)：

在用戶(hù)拍攝照片時(shí)，常常由于拍攝環(huán)境、相機(jī)鏡頭污染等原因，使得拍攝的照片上含有噪聲。因此，用戶(hù)常常需要利用圖像處理技術(shù)對(duì)拍攝的照片進(jìn)行修正。在圖像處理技術(shù)中，雙邊濾波由于具備邊緣保留效果被廣泛應(yīng)用。經(jīng)雙邊濾波的圖像的邊緣特征明顯，圖像質(zhì)量高。

但是，雙邊濾波本質(zhì)上是一種鄰域像素值加權(quán)平均的濾波處理，必然會(huì)使圖像特征模糊。例如，低尺度雙邊濾波雖然能夠妥善地保留圖像的邊緣特征，但是去噪效果較差；高尺度雙邊濾波雖然去噪效果較好，但是會(huì)模糊圖像的邊緣特征。因此，對(duì)于不同的圖像，需要根據(jù)該圖像的邊緣特征選擇合適的濾波系數(shù)進(jìn)行雙邊濾波。

目前，存在以下兩種常見(jiàn)的雙邊濾波處理：一、采用用戶(hù)選取的一組固定的濾波系數(shù)對(duì)待處理圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行雙邊濾波；二、計(jì)算待處理圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)所需的濾波系數(shù)，并利用針對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)的濾波系數(shù)對(duì)相應(yīng)的像素點(diǎn)進(jìn)行雙邊濾波。

然而，第一種雙邊濾波處理存在以下缺陷：由于待處理圖像的不同區(qū)域的邊緣特征和噪聲情況不同，所以在待處理圖像中的不同區(qū)域采用固定的濾波系數(shù)往往會(huì)使得濾波效果達(dá)不到預(yù)期；第二種雙邊濾波處理存在以下缺陷：針對(duì)待處理圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)的濾波系數(shù)容易受到待處理圖像本身的噪聲的影響，因此存在待處理圖像的邊緣特征被過(guò)度模糊、或待處理圖像的噪聲沒(méi)有被過(guò)濾干凈的情況，導(dǎo)致濾波效果達(dá)不到預(yù)期的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新穎的圖像濾波方法及裝置。

第一方面，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像濾波方法包括：將目標(biāo)圖像分割為至少兩個(gè)圖像區(qū)域；計(jì)算至少兩個(gè)圖像區(qū)域中的每個(gè)圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)；以及對(duì)于目標(biāo)圖像中的任意一個(gè)像素，根據(jù)該像素所在的圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)對(duì)該像素進(jìn)行雙邊濾波。

第二方面，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像濾波裝置包括：分割單元，用于將目標(biāo)圖像分割為至少兩個(gè)圖像區(qū)域；計(jì)算單元，用于計(jì)算至少兩個(gè)圖像區(qū)域中的每個(gè)圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)；以及雙邊濾波單元，用于對(duì)目標(biāo)圖像中的任意一個(gè)像素，根據(jù)該像素所在的圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)對(duì)該像素進(jìn)行雙邊濾波。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像濾波方法及裝置中，由于對(duì)目標(biāo)圖像中處于不同圖像區(qū)域的像素采用不同的參數(shù)進(jìn)行雙邊濾波，即針對(duì)目標(biāo)圖像中不同圖像區(qū)域的噪聲和邊緣特征選取適合各圖像區(qū)域的濾波參數(shù)，并且目標(biāo)圖像中不同圖像區(qū)域選取適合各圖像區(qū)域的濾波參數(shù)，既能對(duì)噪聲進(jìn)行很好的濾波、避免圖像殘留噪聲，又能保證圖像邊緣位置的保邊效果，因此避免了目標(biāo)圖像不同區(qū)域的像素因?yàn)椴缓侠淼膮?shù)而達(dá)不到預(yù)期濾波效果的問(wèn)題，提高了濾波效果。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像濾波方法的示意性流程圖；

圖2是圖1所示的圖像濾波方法中計(jì)算空間距離系數(shù)的示意性流程圖；

圖3是圖1所示的圖像濾波方法中計(jì)算像素差系數(shù)的示意性流程圖；

圖4是圖1所示的圖像濾波方法中任意像素雙邊濾波的示意性流程圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖像濾波方法的示意性流程圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的圖像濾波方法的示意性流程圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像濾波裝置的示意性框圖；

圖8是圖7所示的圖像濾波裝置中計(jì)算單元和雙邊濾波單元具體結(jié)構(gòu)的示意性框圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖像濾波裝置的示意性框圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的圖像濾波裝置的示意性框圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)方面的特征和示例性實(shí)施例。在下面的詳細(xì)描述中，提出了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本發(fā)明的全面理解。但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)很明顯的是，本發(fā)明可以在不需要這些具體細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。下面對(duì)實(shí)施例的描述僅僅是為了通過(guò)示出本發(fā)明的示例來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的更好的理解。本發(fā)明決不限于下面所提出的任何具體配置和算法，而是在不脫離本發(fā)明的精神的前提下覆蓋了元素、部件和算法的任何修改、替換和改進(jìn)。在附圖和下面的描述中，沒(méi)有示出公知的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便避免對(duì)本發(fā)明造成不必要的模糊。

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在圖中，為了清晰，可能夸大了區(qū)域和層的厚度。在圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。

此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施例中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本發(fā)明的技術(shù)方案而沒(méi)有所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者可以采用其它的方法、組元、材料等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、材料或者操作以避免模糊本發(fā)明的主要技術(shù)創(chuàng)意。

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本申請(qǐng)。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖像濾波方法的示意性流程圖。如圖1所示，圖像濾波方法100包括：S110，將目標(biāo)圖像分割為至少兩個(gè)圖像區(qū)域；S120，計(jì)算至少兩個(gè)圖像區(qū)域中的每個(gè)圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)；S130，對(duì)于目標(biāo)圖像中的任意一個(gè)像素，根據(jù)該像素所在的圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)對(duì)像素進(jìn)行雙邊濾波。

這里，目標(biāo)圖像即為需要進(jìn)行濾波的圖像，可以根據(jù)目標(biāo)圖像的大小來(lái)設(shè)定從目標(biāo)圖像分割出的至少兩個(gè)圖像區(qū)域的大小，也可以根據(jù)目標(biāo)圖像的像素分布或分辨率分割出的至少兩個(gè)圖像區(qū)域等等。例如，設(shè)定每個(gè)圖像區(qū)域包含60-120個(gè)像素。如一張分辨率為640×480的目標(biāo)圖像，分割成每個(gè)圖像區(qū)域約有80個(gè)像素，則大約有640×480/80＝3840個(gè)圖像區(qū)域。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中，圖像區(qū)域可以包括超像素，則圖像區(qū)域的分割方法可以采用超像素分割的方法，例如SLIC(Simple Linear Iterative Clustering，簡(jiǎn)單的線性迭代聚類(lèi))，SLIC在進(jìn)行超像素分割之前，將目標(biāo)圖像轉(zhuǎn)為L(zhǎng)ab通道表示，Lab模式由三個(gè)通道組成，L通道是明度，A和B是色彩通道，A通道包括的顏色是從深綠色(底亮度值)到灰色(中亮度值)再到亮粉紅色(高亮度值)，B通道則是從亮藍(lán)色(底亮度值)到灰色(中亮度值)再到黃色(高亮度值)。圖像的空間距離就是任意兩個(gè)像素點(diǎn)之間的距離，空間距離系數(shù)即代表空間距離決定的濾波系數(shù)，跟兩個(gè)像素點(diǎn)之間的位置距離具有相同的單位。像素差表示任意兩個(gè)像素點(diǎn)之間像素值的差，像素差系數(shù)即代表像素差決定的濾波系數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行分割，分別對(duì)圖像區(qū)域計(jì)算對(duì)應(yīng)的空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)，從而計(jì)算出不同圖像區(qū)域中適合各圖像區(qū)域的濾波參數(shù)，不需要對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)計(jì)算，也可以選取適合的濾波參數(shù)進(jìn)行濾波，提高計(jì)算效率。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像濾波方法及裝置中，由于對(duì)目標(biāo)圖像中處于不同圖像區(qū)域的像素采用不同的參數(shù)進(jìn)行雙邊濾波，即針對(duì)目標(biāo)圖像中不同圖像區(qū)域的噪聲和邊緣特征選取適合各圖像區(qū)域的濾波參數(shù)，并且目標(biāo)圖像中不同圖像區(qū)域選取適合各圖像區(qū)域的濾波參數(shù)，既能對(duì)噪聲進(jìn)行很好的濾波、避免圖像殘留噪聲，又能保證圖像邊緣位置的保邊效果，因此避免了目標(biāo)圖像不同區(qū)域的像素因?yàn)椴缓侠淼膮?shù)而達(dá)不到預(yù)期濾波效果的問(wèn)題，提高了濾波效果。

作為一種可選的實(shí)施方式，在圖1所示方法的基礎(chǔ)上，如圖2所示，在步驟S120中計(jì)算至少兩個(gè)圖像區(qū)域中的任意一個(gè)圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)的方法，可以包括以下步驟：S121，基于圖像區(qū)域的初始像素差系數(shù)、和圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)表征符號(hào)，構(gòu)建圖像區(qū)域中任意一個(gè)像素的核密度估計(jì)函數(shù)g_s(x)；S122，基于核密度估計(jì)函數(shù)g_s(x)，構(gòu)建表征圖像區(qū)域中的像素位置分布特性的信息熵函數(shù)E_s(σ_s)；S123，計(jì)算空間距離系數(shù)表征符號(hào)在信息熵函數(shù)E_s(σ_s)的函數(shù)值最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的空間距離系數(shù)，作為圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)。

在步驟S121中，核密度估計(jì)函數(shù)g_s(x)表示在任意一個(gè)圖像區(qū)域中，任意一個(gè)像素點(diǎn)x基于空間距離的核密度估計(jì)的定義，可以為如下所示：

在公式一中，x表示圖像區(qū)域中的任意一個(gè)像素，k表示圖像區(qū)域中包含的像素的數(shù)目，q_i表示圖像區(qū)域中的第i個(gè)像素，1≤i≤k，表示初始像素差系數(shù)，σ_s表示空間距離系數(shù)表征符號(hào)，I(x)表示像素x的灰度值，I(q_i)表示像素q_i的灰度值。

需要說(shuō)明的是，對(duì)于一組包含M個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)x₁，x₂，...，x_m，其核密度估計(jì)函數(shù)的形式為：其中，K(·)為核函數(shù)，核函數(shù)的形狀和值閾對(duì)估計(jì)點(diǎn)x的g(x)值時(shí)使用數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)和這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的使用程度起控制作用，即核函數(shù)和核函數(shù)的系數(shù)(又稱(chēng)帶寬)h決定著核密度估計(jì)的好壞。在步驟S121中，基于上述原理對(duì)圖像區(qū)域中的k個(gè)像素中任意一個(gè)像素x基于空間距離的構(gòu)建g_s(x)，其中，核函數(shù)包括兩部分，都是高斯核函數(shù)，分別是：和上述兩個(gè)核函數(shù)中核函數(shù)的系數(shù)分別是和σ_s。g_s(x)中的核函數(shù)實(shí)際上是一個(gè)組合函數(shù)，兩個(gè)核函數(shù)相乘，仍可作為核函數(shù)。

需要說(shuō)明的是，每一個(gè)圖像區(qū)域可以根據(jù)圖像區(qū)域中的上述參數(shù)構(gòu)建出此圖像區(qū)域的核密度估計(jì)函數(shù)g_s(x)。

在步驟S121中，可以根據(jù)誤差理論原理進(jìn)行計(jì)算。在誤差計(jì)算理論中，誤差的有效范圍一般為3倍的方差，而像素差系數(shù)類(lèi)同于方差，所以對(duì)于公式一中，根據(jù)誤差計(jì)算理論原理，初始像素差系數(shù)可以根據(jù)計(jì)算得出，其中，表示圖像區(qū)域中q_i的灰度值與圖像區(qū)域中所有像素點(diǎn)的平均灰度值之間的最大差值的絕對(duì)值，即近似等于3倍的像素差系數(shù)。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中假設(shè)在誤差有效范圍內(nèi)，其近似等于3倍的像素差系數(shù)。

在步驟S122中，根據(jù)步驟S121得出的g_s(x)構(gòu)建反映圖像區(qū)域依賴(lài)于像素差系數(shù)的像素位置分布特性的信息熵E_s(σ_s)，可以為如下所示：

在公式二中，表示歸一化求和，其中各參數(shù)的含義與公式一中的參數(shù)含義相同，在此不再贅述。

需要說(shuō)明的是，公式二屬于信息熵的定義公式，某個(gè)信息系統(tǒng)的信息熵的一般定義公式為：E＝-f(x)ln(f(x))，其中，f(x)表示信息系統(tǒng)的某種特性，最典型的是通過(guò)核估計(jì)密度定義的特性，即公式二中采用公式一中的核估計(jì)密度函數(shù)構(gòu)建了表征圖像區(qū)域中的像素位置分布特性的信息熵函數(shù)E_s(σ_s)。

在步驟S123中，由步驟S122構(gòu)建的E_s(σ_s)計(jì)算圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)步驟S122中構(gòu)建的E_s(σ_s)是關(guān)于變量σ_s的信息熵函數(shù)，在信息論中，熵為其對(duì)應(yīng)圖像區(qū)域中像素值不確定性的度量，熵越大，其對(duì)應(yīng)圖像區(qū)域中像素值的不確定性就越大，結(jié)合公式一中的核估計(jì)密度函數(shù)，圖像區(qū)域所確定的范圍內(nèi)，若各處核估計(jì)密度函數(shù)值g_s(x)近似相等，圖像區(qū)域內(nèi)像素值分布不確定性最大，根據(jù)公式二得出此時(shí)熵為最大；反之，若核估計(jì)密度函數(shù)值不能近似相等，即具備差異性，則圖像區(qū)域內(nèi)像素值分布不確定性最小，根據(jù)公式二得出此時(shí)熵為最小。公式二中E_s(σ_s)是關(guān)于σ_s的一元函數(shù)，結(jié)合上述原理，為了圖像區(qū)域內(nèi)像素值分布不確定性最小，要計(jì)算E_s(σ_s)的最小值，從而得出此時(shí)對(duì)應(yīng)的即信息熵函數(shù)E_r(σ_r)的函數(shù)值最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的像素差系數(shù)為圖像區(qū)域的像素差系數(shù)

作為一種可選的實(shí)施方式，在圖1所示方法的基礎(chǔ)上，如圖3所示，在步驟S120中計(jì)算至少兩個(gè)圖像區(qū)域中的任意一個(gè)圖像區(qū)域的像素差系數(shù)的方法，可以包括以下步驟：S124，基于圖像區(qū)域的像素差系數(shù)表征符號(hào)、以及圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)，構(gòu)建圖像區(qū)域中任意一個(gè)像素的核密度估計(jì)函數(shù)g_r(x)；S125，根據(jù)核密度估計(jì)函數(shù)g_r(x)，構(gòu)建表征圖像區(qū)域中的像素位置分布特性的信息熵函數(shù)E_r(σ_r)；S126，計(jì)算像素差系數(shù)表征符號(hào)在信息熵函數(shù)E_r(σ_r)的函數(shù)值最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的像素差系數(shù)，作為圖像區(qū)域的像素差系數(shù)。

在步驟S124中，核密度估計(jì)函數(shù)g_r(x)表示在任意一個(gè)圖像區(qū)域中，任意一個(gè)像素點(diǎn)x基于像素差的核密度估計(jì)的定義，可以為如下所示：

在公式三中，x表示所述圖像區(qū)域中的任意一個(gè)像素，k表示所述圖像區(qū)域中包含的像素的數(shù)目，q_i表示所述圖像區(qū)域中的第i個(gè)像素，1≤i≤k，σ_r表示所述像素差系數(shù)表征符號(hào)，I(x)表示像素x的灰度值，I(q_i)表示像素q_i的灰度值，表示所述圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)。的計(jì)算方法在此不做限定，例如，通過(guò)圖2所示的方法計(jì)算得出由于圖2所示的計(jì)算方法中通過(guò)信息熵函數(shù)E_s(σ_s)得出，則由此計(jì)算g_r(x)，并進(jìn)而得出更能適合各圖像區(qū)域中像素進(jìn)行濾波，保證良好的濾波效果。

需要說(shuō)明的是，每一個(gè)圖像區(qū)域可以根據(jù)圖像區(qū)域中的上述參數(shù)構(gòu)建出此圖像區(qū)域的核密度估計(jì)函數(shù)g_r(x)。在步驟S124中，對(duì)圖像區(qū)域中的k個(gè)像素中任意一個(gè)像素x基于像素差構(gòu)建g_r(x)，其中，核函數(shù)包括兩部分，都是高斯核函數(shù)，分別是：和上述兩個(gè)核函數(shù)中核函數(shù)的系數(shù)分別是和σ_rg_r(x)中的核函數(shù)實(shí)際上是一個(gè)組合函數(shù)，兩個(gè)核函數(shù)相乘，仍可作為核函數(shù)。

在步驟S125中，根據(jù)步驟S124得出的g_r(x)構(gòu)建E_r(σ_r)，可以為如下所示：

在公式四中，表示歸一化求和，其中各參數(shù)的含義與公式三中的參數(shù)含義相同，在此不再贅述。

需要說(shuō)明的是，公式三的構(gòu)建原理和公式一的構(gòu)建原理相同，公式四的構(gòu)建原理和公式三的構(gòu)建原理相同，在此不再贅述。

在步驟S126中，根據(jù)公式四計(jì)算出圖像區(qū)域的像素差系數(shù)的原理與在步驟S123中根據(jù)公式二計(jì)算出的原理相同，在此不再贅述。

需要說(shuō)明的是，圖2所示的方法為步驟120中計(jì)算空間距離系數(shù)的一種實(shí)施方式，圖3所示的方法為步驟120中計(jì)算像素差系數(shù)的一種實(shí)施方式，這兩種方法可以同時(shí)執(zhí)行。

在信息論中，對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)，其不確定性可用熵度量，熵值越大，系統(tǒng)不確定性就越大。本發(fā)明實(shí)施例中，在濾波半徑范圍內(nèi)，可以定義一個(gè)局部系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)分布不確定性越大，則熵值越大；反之，數(shù)據(jù)分布具備足夠差異性，能夠區(qū)分個(gè)性化差異，則不確定性最小，熵最小。根據(jù)熵最小原理，通過(guò)圖2所示的方法和圖3所示的方法選取濾波半徑范圍內(nèi)像素進(jìn)行雙邊濾波所依賴(lài)的參數(shù)，這樣選取的參數(shù)能夠最大程度地反映濾波半徑范圍內(nèi)位置和像素的分布特性，從而使根據(jù)這樣選取的參數(shù)對(duì)像素進(jìn)行雙邊濾波時(shí)，既能對(duì)噪聲進(jìn)行很好的濾波、避免圖像殘留噪聲，又能保證圖像邊緣位置的保邊效果，提高了濾波效果。

作為一種可選的實(shí)施方式，在圖1所示方法的基礎(chǔ)上，如圖4所示，在步驟S130中根據(jù)像素所在的圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)對(duì)像素進(jìn)行雙邊濾波的方法，可以包括以下步驟：S131，利用像素所在的圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)，計(jì)算像素對(duì)應(yīng)的濾波半徑、基于空間距離的高斯權(quán)重、以及基于像素差的高斯權(quán)重；S132，利用像素對(duì)應(yīng)的濾波半徑、基于空間距離的高斯權(quán)重、以及基于像素差的高斯權(quán)重，對(duì)像素進(jìn)行雙邊濾波。

在步驟S131中，濾波半徑的計(jì)算方式可以為：基于公式fr＝ceil(3σ_s)+1計(jì)算像素對(duì)應(yīng)的濾波半徑，其中，fr表示所述像素對(duì)應(yīng)的濾波半徑，σ_s表示像素對(duì)應(yīng)的空間距離系數(shù)，ceil表示向上取整函數(shù)。

需要說(shuō)明的是，濾波半徑是一個(gè)正整數(shù)，因?yàn)棣?sub>s大于0，則ceil(3σ_s)向上取整后可能的最小值為1，則fr＝ceil(3σ_s)+1可能的最小值為2。

基于空間距離的高斯權(quán)重計(jì)算公式可以如下所示：

在公式五中，p表示要進(jìn)行濾波的像素，q表示要進(jìn)行濾波的像素所在的圖像區(qū)域中的任意像素，σ_s表示像素p對(duì)應(yīng)的空間距離系數(shù)，||p-q||表示像素點(diǎn)p和q之間的歐式距離，即像素點(diǎn)p在圖像中的位置為(x_p，y_p)，像素點(diǎn)q位置為(x_q，y_q)，則其歐氏距離為

需要說(shuō)明的是，由公式五可以得出點(diǎn)p在濾波時(shí)依賴(lài)于點(diǎn)q的權(quán)重w_s。當(dāng)p和q的像素點(diǎn)位置一致時(shí)，權(quán)重w_s為1；當(dāng)p和q的像素點(diǎn)位置離得越遠(yuǎn)，其權(quán)重w_s越趨于0，即越靠近像素點(diǎn)p的像素點(diǎn)，像素點(diǎn)p在濾波時(shí)所依賴(lài)的權(quán)重w_s越大。

基于像素差的高斯權(quán)重的計(jì)算公式可以如下所示：

在公式六中，I(p)表示像素p的灰度值，I(q)表示像素q的灰度值，σ_r表示像素p對(duì)應(yīng)的像素差系數(shù)。

需要說(shuō)明的是，由公式六可以得出點(diǎn)p在濾波時(shí)灰度值依賴(lài)于點(diǎn)q灰度值的權(quán)重w_r。當(dāng)p和q的像素點(diǎn)位置一致時(shí)，灰度值一致，權(quán)重w_r為1，當(dāng)p和q的位置不同，其像素差絕對(duì)值越大，其權(quán)重w_r趨于0，即像素差絕對(duì)值越接近，在濾波時(shí)p灰度值依賴(lài)于q灰度值的權(quán)重w_r越大。

在步驟S132中，為提高計(jì)算效率，雙邊濾波可以先后按行和列分別進(jìn)行濾波處理。行濾波公式如下所示：

其中，p和q_x，y代表的位置一致。

在公式七中，p表示要進(jìn)行濾波的像素，fr表示像素p對(duì)應(yīng)的濾波半徑，C⁰(q_x-j，y)表示像素q_x-j，y未進(jìn)行濾波時(shí)對(duì)應(yīng)的像素值，C¹(p)表示像素p進(jìn)行行濾波后對(duì)應(yīng)的像素值，(x，y)表示所述像素p的坐標(biāo)，q_x-j，y表示位置坐標(biāo)為(x-j，y)的像素。在公式七中，當(dāng)j＝0時(shí)，像素p和像素q_x，y代表的像素點(diǎn)位置一致。

結(jié)合公式五中公式，公式七中w_s(q_x-j，y)為：結(jié)合公式六中公式，公式七中w_r(q_x-j，y)為：則將公式五和公式六帶入公式七中，可以得出如下行濾波的公式：

在對(duì)目標(biāo)圖片中各像素進(jìn)行行濾波后，再對(duì)目標(biāo)圖片中各像素進(jìn)行列濾波，列濾波公式如下所示：

在公式八中，C²(p)表示像素p進(jìn)行列濾波后對(duì)應(yīng)的像素值，C¹(q_x，y-j)表示像素q_x，y-j進(jìn)行行濾波后對(duì)應(yīng)的像素值，(x，y)表示所述像素p的坐標(biāo)，q_x，y-j表示位置坐標(biāo)為(x，y-j)的像素。在公式八中，當(dāng)j＝0時(shí)，像素p和像素q_x，y代表的像素點(diǎn)位置一致。

將公式五和公式六帶入公式七中，可以得出如下列濾波的公式：

需要說(shuō)明的是，在步驟S132中，為提高計(jì)算效率，雙邊濾波還可以先后按列和行分別進(jìn)行濾波處理，濾波的原理與上述先后按行和列分別進(jìn)行濾波的原理相同，在此不再贅述。本發(fā)明實(shí)施例中像素點(diǎn)的像素值為在當(dāng)前通道下像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像素值，在進(jìn)行雙邊濾波時(shí)，一般采用RGB通道進(jìn)行濾波，RGB代表紅、綠、藍(lán)三個(gè)通道的顏色。本發(fā)明里提到的像素點(diǎn)的像素值是指在當(dāng)前通道內(nèi)像素點(diǎn)各元素的值，例如，當(dāng)前通道為RGB時(shí)，像素點(diǎn)的像素值是像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)R、G、B的值。

作為一個(gè)可選實(shí)施例，在如圖1所示方法的基礎(chǔ)上，如圖5所示，至少兩個(gè)圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)共同組成目標(biāo)圖像的空間距離系數(shù)圖，至少兩個(gè)圖像區(qū)域的像素差系數(shù)共同組成目標(biāo)圖像的像素差系數(shù)圖，在步驟S130之前，該方法100還包括：S140，對(duì)空間距離系數(shù)圖和像素差系數(shù)圖進(jìn)行均值濾波；則步驟S130具體執(zhí)行為步驟S133：對(duì)于目標(biāo)圖像中的任意一個(gè)像素，根據(jù)像素所在的圖像區(qū)域的經(jīng)均值濾波的空間距離系數(shù)和經(jīng)均值濾波的像素差系數(shù)對(duì)像素進(jìn)行雙邊濾波。

步驟S140中可以對(duì)空間距離系數(shù)圖和像素差系數(shù)圖采用5×5均值濾波。

本實(shí)施例中，對(duì)空間距離系數(shù)圖和像素差系數(shù)圖采用均值濾波，使得圖像區(qū)域之間連接處的間距離系數(shù)和像素差系數(shù)能夠平滑過(guò)渡，避免間距離系數(shù)和像素差系數(shù)在相鄰的圖像區(qū)域之間存在突兀變化，而導(dǎo)致圖像區(qū)域連接處在濾波時(shí)出現(xiàn)突兀變化。

作為一個(gè)可選實(shí)施例，在如圖1所示方法的基礎(chǔ)上，至少兩個(gè)圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)共同組成目標(biāo)圖像的空間距離系數(shù)圖，至少兩個(gè)圖像區(qū)域的像素差系數(shù)共同組成目標(biāo)圖像的像素差系數(shù)圖，如圖6所示，在步驟S110之前，該方法100還包括：S150，將目標(biāo)圖像調(diào)整為預(yù)設(shè)尺寸；則步驟S110具體執(zhí)行為步驟S111：將調(diào)整后的目標(biāo)圖像分割為至少兩個(gè)圖像區(qū)域；在步驟S130之前，該方法100還包括：S160，將空間距離系數(shù)圖和像素差系數(shù)圖調(diào)整為目標(biāo)圖像的原尺寸；步驟S130具體執(zhí)行為步驟S134：對(duì)于目標(biāo)圖像中的任意一個(gè)像素，根據(jù)像素在調(diào)整后的空間距離系數(shù)圖中對(duì)應(yīng)的空間距離系數(shù)以及像素在調(diào)整后的像素差系數(shù)圖中對(duì)應(yīng)的像素差系數(shù)對(duì)像素進(jìn)行雙邊濾波。

在步驟S150中，可以將目標(biāo)圖像采用插值方法(為保證效果和效率，一般為雙線性插值)縮小到預(yù)設(shè)尺寸(如640×640)范圍內(nèi)的圖像，即縮小后的圖片高度小于或等于640，并且寬度也小于或等于640，例如，將分辨率為1280×960的圖像，縮放到分辨率640×640尺度范圍內(nèi)，變?yōu)?40×480。本步驟中，通過(guò)縮小圖像可提高計(jì)算的效率，并且對(duì)效果影響不大。若目標(biāo)圖像大小預(yù)設(shè)尺寸范圍內(nèi)，則無(wú)需進(jìn)行縮放。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，對(duì)目標(biāo)圖像縮放到預(yù)設(shè)尺寸，可以?xún)?yōu)先的提高圖像區(qū)域分割和濾波系數(shù)計(jì)算的效率，即在提高圖像處理效果的同時(shí)，又保證計(jì)算效率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出，將目標(biāo)圖像縮放到分辨率為640×640的范圍內(nèi)，既能保證計(jì)算效率，又能保證圖像處理效果。本實(shí)施例中，執(zhí)行步驟S150是為了提高圖像區(qū)域分割和濾波系數(shù)計(jì)算的效率，在步驟S134中對(duì)目標(biāo)圖像的像素進(jìn)行濾波時(shí)，針對(duì)的是未通過(guò)步驟S150調(diào)整過(guò)的目標(biāo)圖像。

上文中結(jié)合圖1至圖6，詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像濾波方法，下面將結(jié)合圖7和圖10，詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像濾波裝置。

圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例的圖像濾波裝置200的示意性框圖。如圖7所示，該裝置200包括：

分割單元210，用于將目標(biāo)圖像分割為至少兩個(gè)圖像區(qū)域；

計(jì)算單元220，用于計(jì)算所述至少兩個(gè)圖像區(qū)域中的每個(gè)圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)；

雙邊濾波單元230，用于對(duì)于所述目標(biāo)圖像中的任意一個(gè)像素，根據(jù)所述像素所在的圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)對(duì)所述像素進(jìn)行雙邊濾波。

在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像濾波裝置200中，由于對(duì)目標(biāo)圖像中處于不同圖像區(qū)域的像素采用不同的參數(shù)進(jìn)行雙邊濾波，即針對(duì)目標(biāo)圖像中不同圖像區(qū)域的噪聲和邊緣特征選取適合各圖像區(qū)域的濾波參數(shù)，并且目標(biāo)圖像中不同圖像區(qū)域選取適合各圖像區(qū)域的濾波參數(shù)，既能對(duì)噪聲進(jìn)行很好的濾波、避免圖像殘留噪聲，又能保證圖像邊緣位置的保邊效果，因此避免了目標(biāo)圖像不同區(qū)域的像素因?yàn)椴缓侠淼膮?shù)而達(dá)不到預(yù)期濾波效果的問(wèn)題，提高了濾波效果。

作為裝置200一種可選的實(shí)施方式，如圖8所示，所述計(jì)算單元220還可以包括：

第一構(gòu)建子單元221，用于基于所述圖像區(qū)域的初始像素差系數(shù)、和所述圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)表征符號(hào)構(gòu)建所述圖像區(qū)域中任意一個(gè)像素的核密度估計(jì)函數(shù)g_s(x)，并且基于所述核密度估計(jì)函數(shù)g_s(x)構(gòu)建表征所述圖像區(qū)域中的像素位置分布特性的信息熵函數(shù)E_s(σ_s)；以及

第一計(jì)算子單元222，用于計(jì)算所述空間距離系數(shù)表征符號(hào)在所述信息熵函數(shù)E_s(σ_s)的函數(shù)值最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的空間距離系數(shù)，作為所述圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)。

具體的，所述核密度估計(jì)函數(shù)g_s(x)為：

其中，x表示所述圖像區(qū)域中的任意一個(gè)像素，k表示所述圖像區(qū)域中包含的像素的數(shù)目，q_i表示所述圖像區(qū)域中的第i個(gè)像素，1≤i≤k，表示所述初始像素差系數(shù)，σ_s表示所述空間距離系數(shù)表征符號(hào)，I(x)表示像素x的灰度值，I(q_i)表示像素q_i的灰度值。

具體的，所述信息熵函數(shù)E_s(σ_s)為：

其中，

所述第一計(jì)算子單元222還用于根據(jù)計(jì)算所述初始像素差系數(shù)其中，表示像素x和像素q_i之間的最大像素差絕對(duì)值。

作為裝置200一種可選的實(shí)施方式，如圖8所示，所述計(jì)算單元220還可以包括：

第二構(gòu)建子單元223，用于基于所述圖像區(qū)域的像素差系數(shù)表征符號(hào)、以及所述圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)構(gòu)建所述圖像區(qū)域中任意一個(gè)像素的核密度估計(jì)函數(shù)g_r(x)，并且根據(jù)所述核密度估計(jì)函數(shù)g_r(x)構(gòu)建表征所述圖像區(qū)域中的像素位置分布特性的信息熵函數(shù)E_r(σ_r)；

第二計(jì)算子單元224，用于計(jì)算所述像素差系數(shù)表征符號(hào)在所述信息熵函數(shù)E_r(σ_r)的函數(shù)值最小時(shí)所對(duì)應(yīng)的像素差系數(shù)，作為所述圖像區(qū)域的像素差系數(shù)。

具體的，所述核密度估計(jì)函數(shù)g_r(x)為：

其中，x表示所述圖像區(qū)域中的任意一個(gè)像素，k表示所述圖像區(qū)域中包含的像素的數(shù)目，q_i表示所述圖像區(qū)域中的第i個(gè)像素，1≤i≤k，σ_r表示所述像素差系數(shù)表征符號(hào)，I(x)表示像素x的灰度值，I(q_i)表示像素q_i的灰度值，表示所述圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)。

具體的，所述信息熵函數(shù)E_r(σ_r)為：

其中，

作為裝置200一種可選的實(shí)施方式，如圖8所示，所述雙邊濾波單元230包括：

第三計(jì)算子單元231，用于利用所述像素所在的圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)，計(jì)算所述像素對(duì)應(yīng)的濾波半徑、基于空間距離的高斯權(quán)重、以及基于像素差的高斯權(quán)重；以及

濾波執(zhí)行子單元232，用于利用所述濾波半徑、所述基于空間距離的高斯權(quán)重、以及所述基于像素差的高斯權(quán)重，對(duì)所述像素進(jìn)行雙邊濾波。

其中，所述第三計(jì)算子單元231用于基于公式fr＝ceil(3σ_s)+1計(jì)算所述像素對(duì)應(yīng)的濾波半徑，其中，fr表示所述像素對(duì)應(yīng)的濾波半徑，σ_s表示所述像素對(duì)應(yīng)的空間距離系數(shù)，ceil表示向上取整函數(shù)。

作為一個(gè)可選實(shí)施例，如圖9所示，所述至少兩個(gè)圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)共同組成所述目標(biāo)圖像的空間距離系數(shù)圖，所述至少兩個(gè)圖像區(qū)域的像素差系數(shù)共同組成所述目標(biāo)圖像的像素差系數(shù)圖，所述裝置200還可以包括：

均值濾波單元240，用于對(duì)所述空間距離系數(shù)圖和所述像素差系數(shù)圖進(jìn)行均值濾波，其中

對(duì)于所述目標(biāo)圖像中的任意一個(gè)像素，所述雙邊濾波單元230根據(jù)所述像素所在的圖像區(qū)域的經(jīng)均值濾波的空間距離系數(shù)和經(jīng)均值濾波的像素差系數(shù)對(duì)所述像素進(jìn)行雙邊濾波。

作為一個(gè)可選實(shí)施例，如圖10所示，所述至少兩個(gè)圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)共同組成所述目標(biāo)圖像的空間距離系數(shù)圖，所述至少兩個(gè)圖像區(qū)域的像素差系數(shù)共同組成所述目標(biāo)圖像的像素差系數(shù)圖，所述裝置200還可以包括：

調(diào)整單元250，用于在將所述目標(biāo)圖像分割為所述至少兩個(gè)圖像區(qū)域之前將所述目標(biāo)圖像調(diào)整為預(yù)設(shè)尺寸；

所述分割單元210還用于將調(diào)整后的目標(biāo)圖像分割為所述至少兩個(gè)圖像區(qū)域；

所述調(diào)整單元250還用于對(duì)所述目標(biāo)圖像中的任意一個(gè)像素，在根據(jù)所述像素所在的圖像區(qū)域的空間距離系數(shù)和像素差系數(shù)對(duì)所述像素進(jìn)行雙邊濾波之前，將所述空間距離系數(shù)圖和所述像素差系數(shù)圖調(diào)整為所述目標(biāo)圖像的原尺寸；

所述雙邊濾波單元230還用于根據(jù)所述像素在調(diào)整后的空間距離系數(shù)圖中對(duì)應(yīng)的空間距離系數(shù)以及所述像素在調(diào)整后的像素差系數(shù)圖中對(duì)應(yīng)的像素差系數(shù)對(duì)所述像素進(jìn)行雙邊濾波。

本發(fā)明實(shí)施例提供的圖像濾波裝置可以用于執(zhí)行上述方法實(shí)施例中的圖像濾波方法，具體內(nèi)容請(qǐng)參考方法實(shí)施例，在此不再贅述。

需要說(shuō)明的是，在在上述實(shí)施例中，目標(biāo)圖像是一張平面圖，有橫向和縱向，則以橫向表示為x軸，縱向表示為y軸，建立坐標(biāo)系，進(jìn)而通過(guò)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)表示像素點(diǎn)的位置。

另外，本文中術(shù)語(yǔ)“和/或”，僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對(duì)象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，A和/或B，可以表示：?jiǎn)为?dú)存在A，同時(shí)存在A和B，單獨(dú)存在B這三種情況。另外，本文中字符“/”，一般表示前后關(guān)聯(lián)對(duì)象是一種“或”的關(guān)系。

應(yīng)理解，在本發(fā)明實(shí)施例中，“與A相應(yīng)的B”表示B與A相關(guān)聯(lián)，根據(jù)A可以確定B。但還應(yīng)理解，根據(jù)A確定B并不意味著僅僅根據(jù)A確定B，還可以根據(jù)A和/或其它信息確定B。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開(kāi)的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說(shuō)明硬件和軟件的可互換性，在上述說(shuō)明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來(lái)執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)、裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另外，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些接口、裝置或單元的間接耦合或通信連接，也可以是電的，機(jī)械的或其它的形式連接。

所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。