專利名稱：一種消除彩色圖像中脈沖噪音的矢量中值濾波的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消除彩色圖像中脈沖噪音的矢量中值濾波的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
針對(duì)彩色圖像系統(tǒng)的采集和傳輸過(guò)程中可能出現(xiàn)的脈沖噪音，Astola等人提出 了矢量中值濾波方法 VMF，參見(jiàn) Astola J, Haavisto P, Neuvo Y. VectorMedian Filters. In =Proc. IEEE. 1990，78 (4) :678_689。該方法能夠消除該類噪音，也能夠避免采用標(biāo)準(zhǔn)中 值濾波出現(xiàn)的人工顏色的問(wèn)題。由于該方法由于具有很好的魯棒性，目前已經(jīng)成為彩色圖 像去噪的基礎(chǔ)方法之一。由于經(jīng)典的矢量中值濾波VMF不能很好的保存原圖像的邊緣和 細(xì)節(jié)信息，很多改進(jìn)型矢量中值濾波方法陸續(xù)被提出。無(wú)論是經(jīng)典的矢量中值方法VMF還 是很多改進(jìn)型矢量中值濾波方法ACWVDF、RSVMF, AVMF在濾波中都需要計(jì)算當(dāng)前濾波窗口 內(nèi)所有矢量間距離值，之后再根據(jù)設(shè)計(jì)的不同的判斷條件從窗口內(nèi)選擇輸出值，參見(jiàn)Lukac R. Adaptive color image filtering based on center-weightedvector directional filters, Multidimensional Syst. Signal Processing,2004,15(2) 169-196 及 Lukac R.Adaptive color image filtering basedon center-weighted vector directional filters [J] · Syst. Signal Process. 2004,15 :169-196 禾口 Lukac R. Adaptive vector median filtering [J]. Pattern Recognition Letters, 2003, 24 (12) :1889_1899。以上矢 量中值濾波方法的過(guò)程即迭代的為移動(dòng)的每個(gè)濾波窗口內(nèi)每對(duì)像素計(jì)算矢量距離矩陣和 選擇輸出矢量的操作。計(jì)算矢量間距離值的步驟造成了該類濾波方法效率不高、難以滿足 實(shí)時(shí)運(yùn)算需求的缺點(diǎn)。提高濾波窗口內(nèi)矢量間距離計(jì)算是提高該類矢量中值濾波等方法效 率的重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容
為提高彩色圖像中的經(jīng)典矢量濾波方法和其部分?jǐn)U展方法的運(yùn)算效率，本發(fā)明提 供一種針對(duì)需要計(jì)算每個(gè)象素的矢量距離矩陣的矢量中值濾波的快速實(shí)現(xiàn)方法。矢量中值濾波方法(如VMF、ACWVDF, RSVMF, AVMF等)需要計(jì)算所有窗口內(nèi)的矢 量間距離值。當(dāng)濾波窗口大小為mXn，濾波方法要將所有矢量間距離值寫入大小為mnXmn 的矢量距離矩陣。濾波方法則根據(jù)該矩陣和濾波判斷條件方法選擇輸出矢量替換原像素 值。原矢量中值濾波方法即迭代的計(jì)算移動(dòng)的每個(gè)濾波窗口的矢量距離矩陣和選擇輸出矢 量的操作。本方法在為每個(gè)像素計(jì)算矢量距離矩陣是無(wú)需計(jì)算濾波窗口內(nèi)所有像素間的距 離。其值大部分可來(lái)自于鄰近多個(gè)像素對(duì)應(yīng)的矢量距離矩陣當(dāng)中計(jì)算過(guò)的矢量距離值，當(dāng) 前矩陣矢量距離值來(lái)自三類(1)同行左邊一個(gè)像素的計(jì)算過(guò)的矢量距離矩陣；(2)鄰近其它像素存儲(chǔ)在距離存儲(chǔ)矩陣；(3)重新計(jì)算。其中在濾波窗口內(nèi)矢量編號(hào)排列采用編號(hào)從左上方開(kāi)始，先自上而下再?gòu)淖笾劣?br> 4依次遞增編號(hào)。其中每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的矢量距離矩陣，其元素滿足沿對(duì)角線對(duì)稱，對(duì)角線元素值為零。在全圖其濾波迭代計(jì)算順序?yàn)閺纳贤乱来蚊啃刑幚?，在每行中采用從左至?的處理順序。每個(gè)像素計(jì)算完矢量距離矩陣后，需將部分距離值填入對(duì)應(yīng)的矢量存儲(chǔ)矩陣中， 以便鄰近的其它像素利用該距離值。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的一種消除彩色圖像中脈沖噪音的矢量中值濾波的實(shí)現(xiàn)方法，濾波窗 口大小為mXη時(shí)，步驟如下步驟一判斷當(dāng)前像素Xi,」是否為邊緣像素若是，則采用Di,」(p，q) = | Xp-Xq | 直接計(jì)算濾波窗口內(nèi)所有矢量對(duì)Xp、Xq之間的距離值，之后再轉(zhuǎn)到步驟三；若否，則轉(zhuǎn)入步
驟二；步驟二 計(jì)算圖像中非邊緣像素Xi, j對(duì)應(yīng)的矢量距離矩陣Di, j,矢量距離矩陣Di, j 中的各元素值即各矢量對(duì)xp、Xq之間的距離值采用以下其中一種方法獲得，其中tl、t2和 t3表示不同數(shù)據(jù)來(lái)源類型tl 來(lái)自同行左邊一個(gè)像素的計(jì)算過(guò)的矢量距離矩陣Di^.；t2 與Xij鄰近其它的其他像素在距離存儲(chǔ)矩陣M中的存儲(chǔ)矢量距離值；t3 采用I I Xp-Xq I I重新計(jì)算矢量距離值；步驟三根據(jù)像素Xy對(duì)應(yīng)的矢量距離矩陣Dy計(jì)算替換值yi, j ；步驟四將量距離矩陣Diij的部分矢量距離值記入距離存儲(chǔ)矩陣M ；步驟五若計(jì)算完每行最后一個(gè)像素，則可轉(zhuǎn)入下一行第一個(gè)像素并轉(zhuǎn)到步驟一， 直到所有像素都計(jì)算完畢。所述大小為mX η的濾波窗口，在濾波窗口內(nèi)矢量對(duì)xp、xq編號(hào)排列采用編號(hào)從左 上方開(kāi)始，先自上而下再?gòu)淖笾劣乙来芜f增編號(hào)，m和η同為奇數(shù)。所述大小為mXn的濾波窗口，根據(jù)各個(gè)像素在濾波窗口 {χ' η, ...χ' }內(nèi)的 坐標(biāo)(u，ο)，濾波窗口劃分為子集Si、S2、S3和S4 · Sl = {χ' η，χ' 12，···，χ' u,0，...，x' (n—DM)}其中 1 彡 u 彡(m-1)且 1 彡 ο 彡(n-1)· S2 = {x' ml，· · ·，χ' mi，· · · χ· S3 = {χ' ιη，· · ·，χ
In' · · · ' Λ jn'
X
m(n-i)}其中 ι 彡 U 彡(n-1) (m-1)n}其中 1 彡 ο 彡(m-1)· S4 = {χ' }根據(jù)矢量對(duì)Χρ、Χ 在濾波窗口內(nèi)所屬子集合，采用下表的方法判斷采用類型tl、t2 或t3來(lái)計(jì)算矢量距離值。
權(quán)利要求
一種消除彩色圖像中脈沖噪音的矢量中值濾波的實(shí)現(xiàn)方法，濾波窗口大小為m×n時(shí)，步驟如下步驟一判斷當(dāng)前像素xi，j是否為邊緣像素若是，則采用Di，j(p，q)＝||xp xq||直接計(jì)算濾波窗口內(nèi)所有矢量對(duì)xp、xq之間的距離值，之后再轉(zhuǎn)到步驟三；若否，則轉(zhuǎn)入步驟二；步驟二計(jì)算圖像中非邊緣像素xi，j對(duì)應(yīng)的矢量距離矩陣Di，j，矢量距離矩陣Di，j中的各元素值即各矢量對(duì)xp、xq之間的距離值采用以下其中一種方法獲得，其中t1、t2和t3表示不同數(shù)據(jù)來(lái)源類型t1來(lái)自同行左邊一個(gè)像素的計(jì)算過(guò)的矢量距離矩陣Di 1，j；t2與xij鄰近其它的其他像素在距離存儲(chǔ)矩陣M中的存儲(chǔ)矢量距離值；t3采用||xp xq||重新計(jì)算矢量距離值；步驟三根據(jù)像素xi，j對(duì)應(yīng)的矢量距離矩陣Di，j計(jì)算替換值yi，j；步驟四將量距離矩陣Di，j的部分矢量距離值記入距離存儲(chǔ)矩陣M；步驟五若計(jì)算完每行最后一個(gè)像素，則可轉(zhuǎn)入下一行第一個(gè)像素并轉(zhuǎn)到步驟一，直到所有像素都計(jì)算完畢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述大小為mXη的濾波窗口，在濾波窗口內(nèi)矢量對(duì)χρ、 Xq編號(hào)排列采用編號(hào)從左上方開(kāi)始，先自上而下再?gòu)淖笾劣乙来芜f增編號(hào)，m和η同為奇 數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述大小為mXn的濾波窗口，根據(jù)各個(gè)像素在濾波窗 口 {x' u，...，x' J內(nèi)的坐標(biāo)(U，O)，濾波窗口劃分為子集Si、S2、S3和S4: Sl = {χ ‘ η, X ‘ 12, · · · , X ‘ U, ο, · · · , X ‘ (n-D ( ,-!)}其中 1 < u < (m-1)且 1 彡 ο 彡(n-1) S2 = {x' ml, . . . , χ' mi,...x'其中 1 < u < (n-1) S3 = {χ' ln, . . . , χ' Jn, . . . χ' (m_1)n} 其中 1 彡 ο 彡(m-1) S4= Ix' mn}根據(jù)矢量對(duì)xp、Xq在濾波窗口內(nèi)所屬子集合，采用下表的方法判斷采用類型tl、t2或 t3來(lái)計(jì)算矢量距離值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述距離存儲(chǔ)矩陣M包含了每個(gè)像素Xi,」對(duì)應(yīng)的Μμ， 當(dāng)大小為mXn濾波窗口時(shí)，存儲(chǔ)Xi_m+2,」_η+1至xi+m_2, j矩形范圍內(nèi)的所有像素與Xi, j的部分 矢量距離值，記入 Mijj (1,1) M Mi, j (2m-3，η)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述邊緣像素為全圖中的像素Xq集合，滿足 I^i ^ ^T"或1 ^ J^ -^r- °
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種消除彩色圖像中脈沖噪音的矢量中值濾波的實(shí)現(xiàn)方法，當(dāng)?shù)?jì)算當(dāng)前像素的矢量距離矩陣時(shí)，該發(fā)明記錄并提取了其部分自于鄰近像素的矢量距離矩陣中計(jì)算過(guò)的矢量距離值，該方法能夠保持與原方法相同的濾波效果，并能有效減少濾波的計(jì)算時(shí)間；提高彩色圖像中的經(jīng)典矢量濾波方法和其部分?jǐn)U展方法的運(yùn)算效率。
文檔編號(hào)H04N9/64GK101951522SQ20101029723
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者章云, 鐘靈 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)