一種非局部均值圖像去噪算法
【專利摘要】本發(fā)明所述的屬于圖形圖像處理領(lǐng)域,具體涉及一種非局部均值去噪算法。本發(fā)明的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題,提供一種非局部均值圖像去噪算法。利用Pseudo-Zernike矩的旋轉(zhuǎn)不變性特征不僅可以匹配到平移相似的patch,還可以匹配到旋轉(zhuǎn)和對(duì)稱而潛在相似的patch,從而為濾波提供更多的相似patch。進(jìn)一步的使用二次高斯型核函數(shù)替代原算法中的指數(shù)型核函數(shù)來(lái)計(jì)算加權(quán)系數(shù),從而有效解決圖像去噪問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)首先計(jì)算像素點(diǎn)i、p距離公式,結(jié)合像素點(diǎn)i的權(quán)重值,計(jì)算得到計(jì)算出i點(diǎn)的灰度估計(jì)值。
【專利說(shuō)明】一種非局部均值圖像去噪算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明所述的屬于圖形圖像處理領(lǐng)域,具體涉及一種非局部均值去噪算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前在圖像形成、傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中,不可避免地受到各種噪聲的影響,圖像去噪 也成為圖像處理領(lǐng)域中最基礎(chǔ)和廣泛研究的一個(gè)熱門課題,也是圖像處理中一個(gè)及其重要 的預(yù)處理步驟,有效地抑制噪聲可為圖像的后續(xù)處理提供更為精準(zhǔn)的信息。
[0003] 在眾多圖像去噪算法中,Buades等人提出的原始非局部均值去噪算法被證明其 性能優(yōu)于其它經(jīng)典局部去噪算法,如各向異性濾波、高斯平滑濾波、基于小波的濾波等。其 基本思想是利用圖像中存在的大量冗余信息,采用方形區(qū)域(patch)來(lái)描述像素間的相似 性,并在整幅圖像中搜索相似patch,當(dāng)前像素的灰度估計(jì)值由圖像中所有與它結(jié)構(gòu)相似的 像素加權(quán)平均得到。
[0004] 由于原始非局部均值圖像去噪算法匹配相似像素只利用patch的平移,并沒(méi)有考 慮到patch的旋轉(zhuǎn)和對(duì)稱變換,從而沒(méi)有考慮經(jīng)變換而潛在相似的patch ;其次,原始算法 法中使用指數(shù)型加權(quán)核函數(shù)計(jì)算權(quán)重系數(shù),導(dǎo)致圖像細(xì)節(jié)過(guò)度平滑而變得模糊。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題,提供一種非局部均值圖像去噪算 法。利用Pseudo-Zernike矩的旋轉(zhuǎn)不變性特征不僅可以匹配到平移相似的patch,還可以 匹配到旋轉(zhuǎn)和對(duì)稱而潛在相似的patch,從而為濾波提供更多的相似patch。進(jìn)一步的使用 二次高斯型核函數(shù)替代原算法中的指數(shù)型核函數(shù)來(lái)計(jì)算加權(quán)系數(shù),從而有效解決圖像去噪 問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007] -種非局部均值圖像去噪算法包括:
[0008] 步驟1 :在一幅數(shù)字圖像中,計(jì)算以像素點(diǎn)i為中心的patch隊(duì),其n階m重 的pseudo-zernike矩(i);同理得到以像素點(diǎn)p為中心的patch Np,其n階m重的 pseudo-zernike 矩 (p);
[0009] 步驟2 :根據(jù)步驟1中,像素點(diǎn)i的ZM⑴得到Z⑴;像素點(diǎn)p的(p)得到Z (p), 進(jìn)而得到像素點(diǎn)i、P距離公式變?yōu)椋?br>
[0010] d(i, p) = I |z(i)-z(p) I I2 (1);
[0011] 步驟3 :根據(jù)步驟2得到權(quán)重w(i, p)為:
【權(quán)利要求】
1. 一種非局部均值圖像去噪算法,其特征在于包括: 步驟1 :在一幅數(shù)字圖像中,計(jì)算以像素點(diǎn)i為中心的patch隊(duì),其n階m重的 pseudo-zernike矩Zji);同理得到以像素點(diǎn)p為中心的patch Np,其n階m重的 pseudo-zernike矩Z^p) ;patch隊(duì)指的是以像素點(diǎn)i為中心的方形區(qū)域;patch Np指的 是以像素點(diǎn)P為中心的方形區(qū)域; 步驟2 :根據(jù)步驟1中,像素點(diǎn)i的⑴得到Z(i);像素點(diǎn)p的Zjp)得到Z(p),進(jìn) 而得到像素點(diǎn)i、P距離公式為: d(i, p) = | |Z(i)-Z(p) | |2 (1); 步驟3 :根據(jù)步驟2得到權(quán)重w(i,p)為:
其中v(i)為噪聲圖像I中被估計(jì)的像素點(diǎn)值i的灰度值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非局部均值圖像去噪算法,其特征在于所述步驟1具體 步驟包括: 步驟11 :在一幅數(shù)字圖像中,i的坐標(biāo)點(diǎn)為fU^yi),計(jì)算一個(gè)以像素點(diǎn)i為中心的 patch隊(duì)的pseudo-zernike矩時(shí),把該patch隊(duì)映射到單位圓內(nèi),圓心為像素點(diǎn)i,像素由 直角坐標(biāo)變?yōu)榻亲鴺?biāo),pseudo-zernike是一種正交復(fù)數(shù)矩,它由在單位圓x2+y2彡1內(nèi)的一 組完備正交基得到,其定義為: ^(Xi, Yi) =Vnm(p, 9) =Rnm(p)eJm9 (4) 其中,n為非負(fù)整數(shù),m為整數(shù),且滿足|m|彡n ; P和0為極坐標(biāo)下像素的半徑和角 度,S表示從0到n-|m|的全部整數(shù)值;patch隊(duì)表示以i為中心點(diǎn)的方形區(qū)域,其中Rm(p) 為徑向多項(xiàng)式:
步驟13 :在一幅數(shù)字圖像中,p的坐標(biāo)點(diǎn)為f(xp,yp),計(jì)算一個(gè)以像素點(diǎn)p為中心的 patch Np的pseudo-zernike矩時(shí),把該patch Np映射到單位圓內(nèi),圓心為像素點(diǎn)p,像素由 直角坐標(biāo)變?yōu)榻亲鴺?biāo),pseudo-zernike是一種正交復(fù)數(shù)矩,它由在單位圓x2+y2彡1內(nèi)的一 組完備正交基{A^O^yp)}得到,其定義為: ^(Xp, yp) =Vnm(p, e) =Rnm(p)eJm0 (7) 其中,n為非負(fù)整數(shù),m為整數(shù),且滿足|m|彡n ; P和0為極坐標(biāo)下像素的半徑和角 度,S表示從0到n-|m|的全部整數(shù)值;patch Np表示以p為中心點(diǎn)的方形區(qū)域,其中) 為徑向多項(xiàng)式:
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非局部均值圖像去噪算法,其特征在于所述步驟2具體 包括: 步驟21 :當(dāng)n = 3時(shí),計(jì)算以像素 i為中心的patch隊(duì)的6個(gè)pseudo-zernike矩: 200(1)、211(1)、22〇(1)、222(1)、2 31(1)、233(1),令像素1的特征向量2(1) = {2〇〇(1),211(1), Z20(i),Z22(i),Z31(i),Z33(i)}; 步驟22 :當(dāng)n = 3時(shí),計(jì)算以像素 p為中心的patch隊(duì)的6個(gè)pseudo-zernike矩: Z。。(p)、Zn (p)、Z2。(p)、Z22 (p)、Z31 (p)、Z33 (p),令像素 p 的特征向量 Z (p) = {Z。。(p),Zn (p), Z20 (P),Z22 (P),Z31 (p),Z33 (p)}; 步驟23:根據(jù)d(i,p) = ||z(i)-z(p)||2計(jì)算得到像素點(diǎn)i、p距離公式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非局部均值圖像去噪算法,其特征在于所述步驟2具體 包括: 步驟21 :當(dāng)n = 2時(shí),計(jì)算以像素 i為中心的patch隊(duì)的4個(gè)pseudo-zernike矩: 200(1)、211(1)、22〇(1)、222(1),令像素1的特征向量2(1) = {2〇〇(1),211(1),22〇(1),222(1)}; 步驟22 :當(dāng)n = 2時(shí),計(jì)算以像素 p為中心的patch隊(duì)的6個(gè)pseudo-zernike矩: Z00 (p)、Zn (p)、Z20 (p)、Z22 (p),令像素 p 的特征向量 Z (p) = {Z00 (p),Zn (p),Z20 (p),Z22 (p)}; 步驟23:根據(jù)d(i,p) = ||Z(i)-Z(p)||2計(jì)算得到像素點(diǎn)i、p距離公式。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK104346787SQ201410685549
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】陳磊 申請(qǐng)人:成都衛(wèi)士通信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司