[發(fā)明專利]基于雙穩(wěn)態(tài)隨機共振機制的灰度圖像復(fù)原方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010131001.1
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101794436A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范影樂;陳可;沈?qū)W麗
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理領(lǐng)域，涉及一種基于雙穩(wěn)態(tài)隨機共振機制的灰度圖像復(fù)原方法。

背景技術(shù)

圖像在形成、記錄、處理和傳輸過程中，經(jīng)常會受到多種干擾因素的影響，這些干擾因素的存在嚴重降低了圖像的質(zhì)量，這就是圖像的退化過程。退化的圖像導(dǎo)致后續(xù)處理過程難以進行，此時需要對圖像進行復(fù)原處理。目前，傳統(tǒng)的圖像復(fù)原方法主要有均值濾波方法、中值濾波算法以及小波濾波方法等等，這些方法往往是把噪聲視為對有用信號有害的成分加以抑制，尤其當(dāng)圖像中混入強噪聲時，用傳統(tǒng)復(fù)原方法進行去噪，效果并不理想。

隨機共振理論的提出，揭示了在噪聲、周期性輸入信號和非線性系統(tǒng)的協(xié)同作用下，噪聲能量可以轉(zhuǎn)化為有用的信號能量，從而提高輸出信號的信噪比。利用噪聲增強信號的特性，打破了只能通過消除噪聲來增強信號的傳統(tǒng)濾波復(fù)原觀念，將隨機共振應(yīng)用于圖像復(fù)原，可以克服傳統(tǒng)圖像復(fù)原方法隨著噪聲增強復(fù)原效果降低的缺點。

在雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)中，隨機力對輸出信號的非線性調(diào)制作用十分明顯，正是這種非線性調(diào)制作用使得噪聲增強弱信號成為了可能；而且雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)對弱信號的響應(yīng)是連續(xù)信號。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有圖像濾波的復(fù)原技術(shù)在低信噪比情況下不能取得良好的效果，提供了一種雙穩(wěn)態(tài)隨機共振灰度圖像復(fù)原方法。

本發(fā)明的雙穩(wěn)態(tài)隨機共振灰度圖像復(fù)原方法，包括以下步驟：

步驟(1)對含噪灰度圖像分別實現(xiàn)0°和180°希爾伯特(Hilbert)掃描，其中0°Hilbert掃描是直接對原始含噪圖像進行Hilbert掃描；180°Hilbert掃描是對原始含噪圖像旋轉(zhuǎn)180°后，再進行Hilbert掃描，最終得到兩個一維序列；

步驟(2)對每個一維序列中的每個像素值減去128；

步驟(3)將每個一維序列輸入至對應(yīng)的雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，得到對應(yīng)的兩列輸出信號；

步驟(4)調(diào)節(jié)對應(yīng)的雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)參數(shù)，使得雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的輸出達到最佳隨機共振狀態(tài)。具體方法為：計算雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的互信息熵，當(dāng)互信息熵達到極大值時，固定此時的雙穩(wěn)態(tài)參數(shù)值，此時的輸出序列即為雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的最佳輸出；

步驟(5)將得到的最佳輸出信號作為相應(yīng)的復(fù)原后信號序列，并將其恢復(fù)成二維信號；

步驟(6)將恢復(fù)的兩個二維信號輸入判別器，判別器輸出的信號加上128即得到復(fù)原后的灰度圖像。判別器的判別方法為：對兩個二維信號相應(yīng)位置上的值進行比較，取兩者中的較大值作為該位置上的像素值。

本發(fā)明方法結(jié)合Hilbert掃描法實現(xiàn)圖像降維處理，有效提高了一維序列在行列方向上的關(guān)聯(lián)性，有利于隨機共振機制、相鄰像素以及噪聲之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，從而實現(xiàn)了以雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)作為隨機共振承載機制，達到噪聲能量轉(zhuǎn)向信號能量，增強含噪灰度圖像有用信息，復(fù)原灰度圖像的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的基本原理圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種雙穩(wěn)態(tài)隨機共振灰度圖像復(fù)原方法包括如下步驟：

步驟(1)設(shè)含噪灰度圖像1有N行M列，則其總像素值為N×M。對含噪灰度圖像1分別進行0°Hilbert掃描2和180°Hilbert掃描3，其中0°Hilbert掃描是直接對原始含噪圖像進行Hilbert掃描得到一維序列S_0°(m)2；180°Hilbert掃描3是對原始含噪圖像1旋轉(zhuǎn)180°后，再進行Hilbert掃描得到S_180°(m)3，最終得到兩個一維序列S_0°(m)和S_180°(m)(其中S_0°(m)和S_180°(m)分別表示按0°和180°Hilbert掃描后得到的第m個像素的像素值，m＝1，2，3…，N×M)；

步驟(2)序列S_0°(m)和S_180°(m)的數(shù)值范圍在[0，255]，考慮到雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)對輸入信號的雙極性要求，將每個像素值減去128，這樣像素取值范圍就由[0，255]映射到[-128，127]范圍，得到的兩個一維序列S_0°′(m)4和S_180°′(m)5；

步驟(3)雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)6表達式如下：