專利名稱：一種圖像邊緣清晰化的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像邊緣清晰化的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖像邊緣清晰化是一種常見的圖像處理技術(shù)，其中最普遍使用的方法就是圖像銳化，通常采用高斯銳化的方式來實(shí)現(xiàn)。高斯銳化是高斯模糊的反過程，即將原始圖像與高斯模糊之后的圖像對(duì)比得到一幅邊緣細(xì)節(jié)圖像，然后將其與原始圖像疊加后，突出了圖像邊緣信息。上述過程可以簡化成一個(gè)高斯模板來實(shí)現(xiàn)。即-1,-4, -7, -4, -1-4，-16，-26，-16, _4-7，-26,505，-26，-7-4，-16，-26，-16, _4-1,-4，-7，-4，-1經(jīng)過上述模板濾波之后的圖像在一定程度上突出了邊緣信息，使得圖像變得更加清晰。高斯銳化的方法雖然在一定程度上突出了邊緣信息，使得圖像變得更加清晰，但與此同時(shí)，圖像的噪聲也相應(yīng)的被擴(kuò)大，影響了圖像的質(zhì)量。同時(shí)，現(xiàn)有的銳化方法大多用于灰度圖像處理，如果將其分別用在彩色圖像不同通道的處理過程中則容易產(chǎn)生色差?，F(xiàn)有技術(shù)中的圖像邊緣清晰化的方法存在影響圖像質(zhì)量以及容易產(chǎn)生色差的問題，對(duì)于該問題，目前尚未提出有效解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種圖像邊緣清晰化的方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中圖像邊緣清晰化的方法存在影響圖像質(zhì)量以及容易產(chǎn)生色差的問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種圖像邊緣清晰化的方法。本發(fā)明的圖像邊緣清晰化的方法包括構(gòu)造三邊濾波器，所述三邊濾波器中包括幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器；將原圖像輸入到所述三邊濾波器中進(jìn)行濾波處理，得到邊緣清晰化的輸出圖像。進(jìn)一步地，所述幾何空間濾波器是指計(jì)算掃描點(diǎn)與其周圍設(shè)定鄰域內(nèi)的每個(gè)像素點(diǎn)的幾何距離構(gòu)成的濾波器。進(jìn)一步地，所述幾何距離為歐幾里得距離或者漢明距離。進(jìn)一步地，所述色彩空間濾波器是指計(jì)算圖像各個(gè)通道掃描點(diǎn)與其周圍設(shè)定鄰域內(nèi)的每個(gè)像素點(diǎn)顏色差構(gòu)成的濾波器。進(jìn)一步地，所述各個(gè)通道顏色差構(gòu)成濾波器方法，包含各個(gè)通道顏色差合成后構(gòu)成濾波器或者各個(gè)通道顏色差分別構(gòu)成了濾波器再合成。進(jìn)一步地，所述各個(gè)通道顏色差合成構(gòu)成濾波器或者各個(gè)通道顏色差濾波器合成為的色彩空間濾波器，是指通過關(guān)系運(yùn)算合成，所述關(guān)系運(yùn)算包括自定義加權(quán)求和、求積。進(jìn)一步地，所述梯度濾波器是指計(jì)算圖像各個(gè)通道梯度，并利用各個(gè)通道梯度合成為圖像梯度幅值構(gòu)成的濾波器。進(jìn)一步地，所述各個(gè)通道梯度合成的方法包括各個(gè)通道梯度幅值的最大值作為彩色圖像的梯度幅值、各個(gè)通道加權(quán)求和作為彩色圖像的梯度幅值或者各通道按照一定融合運(yùn)算合成作為彩色圖像的梯度幅值。進(jìn)一步地，所述計(jì)算圖像梯度的方法包含sobel算子、Iaplace算子、prewitt算子或者roberts算子。進(jìn)一步地，所述方法還包含對(duì)所述幾何空間濾波器、色彩空間濾波器或者梯度濾波器進(jìn)行歸一化處理。進(jìn)一步地，所述構(gòu)造三邊濾波器是指將幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器通過關(guān)系運(yùn)算合成為的三邊濾波器，其中所述關(guān)系運(yùn)算包括自定義加權(quán)求和、求積。進(jìn)一步地，所述幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器可以采用任意一種核函數(shù)。進(jìn)一步地，所述核函數(shù)為高斯核函數(shù)、多項(xiàng)式核函數(shù)或者指數(shù)核函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種圖像邊緣清晰化的系統(tǒng)。本發(fā)明的圖像邊緣清晰化的系統(tǒng)包括構(gòu)造模塊，用于構(gòu)造三邊濾波器，所述濾波器中包括幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器；處理模塊，用于將原圖像輸入到所述三邊濾波器中進(jìn)行濾波處理，得到邊緣清晰化的輸出圖像。進(jìn)一步地，所述構(gòu)造模塊還用于在各個(gè)通道顏色差合成后構(gòu)成濾波器或者各個(gè)通道顏色差分別構(gòu)成了濾波器再合成。進(jìn)一步地，所述構(gòu)造模塊還用于計(jì)算圖像各個(gè)通道梯度，并利用各個(gè)通道梯度合成為圖像梯度幅值構(gòu)成的濾波器。進(jìn)一步地，所述構(gòu)造模塊還用于將各個(gè)通道梯度幅值的最大值作為彩色圖像的梯度幅值、各個(gè)通道加權(quán)求和作為彩色圖像的梯度幅值或者各通道按照一定融合運(yùn)算合成作為彩色圖像的梯度幅值。進(jìn)一步地，所述方法還包括歸一化模塊，用于對(duì)所述幾何空間濾波器、色彩空間濾波器或者梯度濾波器進(jìn)行歸一化處理。進(jìn)一步地，所述構(gòu)造模塊還用于將幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器通過關(guān)系運(yùn)算合成為的三邊濾波器，其中所述關(guān)系運(yùn)算包括自定義加權(quán)求和、求積。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)以下有益效果適應(yīng)性，即本方案既能夠?qū)叶葓D像，也能夠?qū)Σ噬珗D像進(jìn)行處理；針對(duì)性，即本方案能夠在邊緣信息增強(qiáng)的同時(shí)， 抑制非邊緣處的噪聲，同時(shí)能夠減小邊緣區(qū)域的尺度范圍；靈活性，即本方案能夠通過控制窗口大小和最大允許的顏色差大小來調(diào)節(jié)清晰化的強(qiáng)度；準(zhǔn)確性，即對(duì)于彩色圖像的處理， 本方案能夠較好的抑制色差。


說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像邊緣清晰化的方法的主要步驟流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像邊緣清晰化的方法的一種具體步驟的流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像邊緣清晰化的系統(tǒng)的主要模塊示意圖。
具體實(shí)施例方式需要說明的是，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)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像邊緣清晰化的方法的主要步驟流程圖，如圖1所示，該方法主要包括如下步驟步驟Sl 1 構(gòu)造三邊濾波器；步驟S13 將原圖像輸入到三邊濾波器中得到邊緣清晰化的輸出圖像。以下對(duì)上述步驟作進(jìn)一步說明。步驟Sll中的濾波器可以由幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器構(gòu)成。其中幾何空間濾波器是指計(jì)算掃描點(diǎn)與其周圍設(shè)定鄰域內(nèi)的每個(gè)像素點(diǎn)的幾何距離構(gòu)成的濾波器。這里的幾何距離為歐幾里得距離或者漢明距離。步驟Sll中的色彩空間濾波器是指計(jì)算圖像各個(gè)通道掃描點(diǎn)與其周圍設(shè)定鄰域內(nèi)的每個(gè)像素點(diǎn)顏色差構(gòu)成的濾波器。各個(gè)通道顏色差構(gòu)成濾波器方法，包含各個(gè)通道顏色差合成后構(gòu)成濾波器或者各個(gè)通道顏色差分別構(gòu)成了濾波器再合成。各個(gè)通道顏色差合成構(gòu)成濾波器或者各個(gè)通道顏色差濾波器合成為的色彩空間濾波器，是指通過關(guān)系運(yùn)算合成，該關(guān)系運(yùn)算包括自定義加權(quán)求和、求積。步驟Sll中的梯度濾波器是指計(jì)算圖像各個(gè)通道梯度，并利用各個(gè)通道梯度合成為圖像梯度幅值構(gòu)成的濾波器。各個(gè)通道梯度合成的方法包括各個(gè)通道梯度幅值的最大值作為彩色圖像的梯度幅值、各個(gè)通道加權(quán)求和作為彩色圖像的梯度幅值或者各通道按照一定融合合成作為彩色圖像的梯度幅值。計(jì)算圖像梯度的方法包含sobel算子、Iaplace算子、prewitt算子或者roberts算子。在本實(shí)施例中，還可以對(duì)步驟Sll中的濾波器由幾何空間濾波器、色彩空間濾波器或者梯度濾波器進(jìn)行歸一化處理。步驟Sll中，構(gòu)造三邊濾波器是指將幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器通過關(guān)系運(yùn)算合成為的三邊濾波器，其中所述關(guān)系運(yùn)算包括自定義加權(quán)求和、求積。 并且步驟Sll中的幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器可以采用任意一種核函數(shù)。該核函數(shù)為高斯核函數(shù)、多項(xiàng)式核函數(shù)或者指數(shù)核函數(shù)。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖像邊緣清晰化的方法的一種具體步驟的流程圖。首先輸入原始圖像，圖像可以是灰度圖也可以是任何色彩空間的彩色圖像。然后遍歷原始圖像并掃描圖像上每一個(gè)像素點(diǎn)。接下來建立一個(gè)三邊濾波器，對(duì)掃描的點(diǎn)以及掃描點(diǎn)周圍一定鄰域內(nèi)的點(diǎn)進(jìn)行濾波，三邊濾波器包括三部分構(gòu)成1)計(jì)算掃描點(diǎn)與其周圍一定鄰域內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)的幾何距離構(gòu)成一個(gè)幾何空間濾波器；2)計(jì)算圖像各個(gè)通道掃描點(diǎn)與其周圍一定鄰域內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)顏色差構(gòu)成一個(gè)色彩空間濾波器；幻計(jì)算圖像各個(gè)通道梯度，并利用各個(gè)通道梯度合成為圖像梯度幅值構(gòu)成一個(gè)梯度濾波器。最后將三個(gè)濾波器通過一定的關(guān)系運(yùn)算合成為一個(gè)三邊濾波器(trilateral filter)，將原始圖像輸入到濾波器中得到輸出圖像。這里提及的三個(gè)濾波器合成三邊濾波器的方法，包含但不僅限于任意加權(quán)求和、求積的方法。上述1)、幻和幻中，提及的濾波器可以采用任意一種核函數(shù)，包含但不限于高斯核函數(shù)、多項(xiàng)式核函數(shù)、指數(shù)核函數(shù)；提及的濾波器處理可包含歸一化處理。上述1)中提及的幾何距離可以采用任意一種距離計(jì)算方法，包含但不限于歐幾里得距離、漢明距離。上述2)中提及的各個(gè)通道顏色差構(gòu)成濾波器方法，包含但不僅限于各個(gè)通道顏色差合成后構(gòu)成濾波器的方法、各個(gè)通道顏色差分別構(gòu)成了濾波器再合成的方法；上述提及的各個(gè)通道顏色差合成的方法，包含但不僅限于任意加權(quán)求和、指數(shù)運(yùn)算后求和的方法；上述提及的濾波器合成的方法，包含但不僅限于任意加權(quán)求和、求積的方法。上述幻中，提及的計(jì)算圖像梯度的方法包含任意一種梯度計(jì)算方法，包含但不僅限于sobel算子、Iaplace算子、prewitt算子、roberts算子；提及的梯度計(jì)算如果是彩色圖像，則包含各個(gè)通道梯度融合的方法，包含但不僅限于各個(gè)通道梯度幅值的最大值作為彩色圖像的梯度幅值、各個(gè)通道加權(quán)求和作為彩色圖像的梯度幅值。以下再舉一個(gè)具體計(jì)算圖像濾波后其中的點(diǎn)的像素值的例子。設(shè)點(diǎn)& (x, y)為圖像通道為i (i e N)坐標(biāo)為(x，y)點(diǎn)的像素值，h, (x, y)為圖像濾波后該點(diǎn)的像素值，其計(jì)算公式為hi(X，y) =IT1 / / fi(x,y)G(d(l, ζ))6(ο(ξ, ζ)) 6(θ(ξ，ζ )) ξ ζ。其中(ξ，ζ)為設(shè)定鄰域內(nèi)點(diǎn)的坐標(biāo)，ξ和ζ的積分范圍是所述設(shè)定鄰域。k = / / G(d(l , ζ))6(ο(ξ , ζ))6(θ(ξ , ζ)) ξ ζ 為歸一化系數(shù)，函數(shù) G(x) 為高斯核函數(shù)，
權(quán)利要求
1.一種圖像邊緣清晰化的方法，其特征在于，包括構(gòu)造三邊濾波器，所述三邊濾波器中包括幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器；將原圖像輸入到所述三邊濾波器中進(jìn)行濾波處理，得到邊緣清晰化的輸出圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述幾何空間濾波器是指用于計(jì)算掃描點(diǎn)與其周圍設(shè)定鄰域內(nèi)的每個(gè)像素點(diǎn)的幾何距離的濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述幾何距離為歐幾里得距離或者漢明距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述色彩空間濾波器是指用于計(jì)算圖像各個(gè)通道掃描點(diǎn)與其周圍設(shè)定鄰域內(nèi)的每個(gè)像素點(diǎn)顏色差的濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述三邊濾波器是各個(gè)通道顏色差合成后構(gòu)成的濾波器，或者是根據(jù)各個(gè)通道顏色差分別構(gòu)成中間濾波器再對(duì)該中間濾波器進(jìn)行合成而構(gòu)成的濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述合成是指通過關(guān)系運(yùn)算合成，所述關(guān)系運(yùn)算包括自定義加權(quán)求和、和/或求積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述梯度濾波器是指用于計(jì)算圖像各個(gè)通道梯度，并利用各個(gè)通道梯度合成為圖像梯度幅值的濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述各個(gè)通道梯度合成包括將各個(gè)通道梯度幅值的最大值作為彩色圖像的梯度幅值、將各個(gè)通道加權(quán)求和作為彩色圖像的梯度幅值或者對(duì)各通道按照融合運(yùn)算得出彩色圖像的梯度幅值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算圖像梯度的方法包含sobel算子、Iaplace算子、prewitt算子或者roberts算子。
10.根據(jù)權(quán)利要求2、4或7所述的方法，其特征在于，還包含對(duì)所述幾何空間濾波器、 色彩空間濾波器或者梯度濾波器進(jìn)行歸一化處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求2、4或7所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)造三邊濾波器是指將幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器通過關(guān)系運(yùn)算合成為的三邊濾波器，其中所述關(guān)系運(yùn)算包括自定義加權(quán)求和、和/或求積。
12.根據(jù)權(quán)利要求2、4或7所述的方法，其特征在于，所述幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器為核函數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述核函數(shù)為高斯核函數(shù)、多項(xiàng)式核函數(shù)或者指數(shù)核函數(shù)。
14.一種圖像邊緣清晰化的系統(tǒng)，其特征在于，包括構(gòu)造模塊，用于構(gòu)造三邊濾波器，所述濾波器中包括幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器；處理模塊，用于將原圖像輸入到所述三邊濾波器中進(jìn)行濾波處理，得到邊緣清晰化的輸出圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述構(gòu)造模塊還用于在各個(gè)通道顏色差合成后構(gòu)成濾波器或者各個(gè)通道顏色差分別構(gòu)成了濾波器再合成。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述構(gòu)造模塊還用于計(jì)算圖像各個(gè)通道梯度，并利用各個(gè)通道梯度合成為圖像梯度幅值構(gòu)成的濾波器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述構(gòu)造模塊還用于將各個(gè)通道梯度幅值的最大值作為彩色圖像的梯度幅值、各個(gè)通道加權(quán)求和作為彩色圖像的梯度幅值或者各通道按照一定融合運(yùn)算合成作為彩色圖像的梯度幅值。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括歸一化模塊，用于對(duì)所述幾何空間濾波器、色彩空間濾波器或者梯度濾波器進(jìn)行歸一化處理。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述構(gòu)造模塊還用于將幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器通過關(guān)系運(yùn)算合成為的三邊濾波器，其中所述關(guān)系運(yùn)算包括自定義加權(quán)求和、和/或求積。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種圖像邊緣清晰化的方法和系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中圖像邊緣清晰化的方法存在影響圖像質(zhì)量以及容易產(chǎn)生色差的問題。該方法包括構(gòu)造三邊濾波器，所述濾波器由幾何空間濾波器、色彩空間濾波器以及梯度濾波器構(gòu)成；將原圖像輸入到所述三邊濾波器中得到邊緣清晰化的輸出圖像。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，有助于獲得較佳的圖像質(zhì)量，并抑制色差的產(chǎn)生。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102567956SQ20101061657
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者張宏志, 王建華 申請(qǐng)人:方正國際軟件(北京)有限公司, 方正國際軟件有限公司