[發明專利]利用任意內核濾波器對數據進行濾波的方法

無效

• 申請號: 200810082920.7
• 申請日: 2008-03-07
• 公開（公告）號: CN101261733A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 法提赫·M·波里克利
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/20
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 李輝;孫海龍

技術領域

本發明總體上涉及濾波數據，更具體地說，涉及利用任意內核濾波器(kernel?filter)濾波數據。

背景技術

在信號和數據處理中，更具體地說，在圖像處理中，內核濾波器經常被應用于輸入數據以產生增強的輸出數據。內核濾波器通過將函數應用于數據集合中的每個點來工作。典型地，內核濾波器包括內核和在該內核上定義的函數。內核(通常為2D圖像中的矩形像素區域)針對函數指定支持區域。該函數通常為濾波器系數的矩陣的形式。矩陣的系數為確定內核中的每個點對生成濾波器響應的貢獻的乘法因數。在所有底層(underlying)輸入數據與濾波器系數相乘之后，通過對乘積求和來確定當前點處的響應。通過選擇不同的內核函數，可以執行不同類型的濾波。

濾波在計算方面要求很高。因此，常規方法試圖將原始內核拆解(break?down)成例如使用尺度空間表示的更小內核的卷積，見P.Burt，“Fast?filter?transforms?for?image?processing”，Computer?Vision，Graphics?andImage?Processing，vol?16，20-51，1981。對于給定的圖像，線性尺度空間表示是由信號與高斯內核的卷積定義的派生信號(derived?signal)族，通過同時對信號進行平滑和欠采樣來進行所述卷積。以這種方式，可以獲得計算上高效的方法。

然而，進行所有與大內核集合的卷積需要大量的乘法運算。因此，還可以設計2D濾波器內核，并隨后將濾波器分解成多個可分離的一維濾波器或級聯表示的和，見J.Crowley，R.Stern，“Fast?computation?of?thedifference?of?low-pass?transform”，IEEE?Trans.Pattern?Anal.Machine?Intell，vol.6，212-222，1984，P.Heckbert，“Filtering?by?repeated?integration”，ACMSIGGRAPH?Computer?Graphics?vol.20：4，315-321，1986，以及W.Wells，“Efficient?synthesis?of?Gaussian?filters?by?cascaded?uniformfilters”，IEEE?Trans.Pattern?Anal.Machine?Intell.，vol.8：2，234-239，1986。這可以通過使用2D內核的特征值展開或者奇異值(singular?value)分解(SVD)來實現，見W.S.Lu，H.P.Wang，A.Antoniou，“Design?of?2D?FIR?digital?filtersby?using?the?singular?value?decomposition”，(IEEE?Trans.CircuitsSystem，vol.37，35-36，1990)，這里通過引用并入這些文獻。

通過利用2D高斯函數的可分離性，可以將各向異性或定向的獨立高斯內核分解成一維高斯濾波器，所述一維高斯濾波器在非正交方向上后面緊跟著另一個濾波器，J.M.Geusebroek，A.Smeulders，J.Weijer，“Fastanisotropic?Gauss?filtering”，IEEE?Transaction?on?ImageProcessing，vol.12：8，2003。所述方法允許使用卷積和遞歸策略來進行邊緣和脊(ridge)地圖的快速計算。

求和盒濾波器(sum-box?filter)技術通過對求和盒濾波器的轉換的輸出求和來將較大內核線性濾波器近似為一因子，J.Shen，W.Shen，S.Castan，T.Zhang，“Sum-box?technique?for?fast?linearfiltering”，Signal?Process.，vol.82：8，1109-1126，2002。該方法不需要乘法運算。該方法使用關于尺度樣條函數的分析。該方法僅通過加法運算就可以實現與較大濾波器內核的卷積。盒技術可以通過乘法運算來實現高斯濾波器，但是不能與高斯濾波器之外的線性濾波器一起使用。