[發明專利]基于非局部均值的圖像去噪方法和裝置

有效

• 申請號: 201210326475.0
• 申請日: 2012-09-05
• 公開（公告）號: CN103679639B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 任杰;李馬丁;劉家瑛;郭宗明
• 申請（專利權）人: 北京大學;北大方正集團有限公司;北京北大方正電子有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司11204
• 代理人: 王達佐

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，具體而言，涉及一種基于非局部均值的圖像去噪方法和裝置。

背景技術

圖像去噪是將帶有噪聲的輸入圖像進行處理，從而去除圖像中包含的噪聲而較好地恢復出原始無噪聲圖像。

Buades等人發現在整個自然圖像中經常包含具有自相似性的結構，例如重復的圖案和結構，這些自相關性包含著互補的信息，對于圖像去噪有幫助，從而提出了基于非局部均值的去噪方法。具體步驟如下：

(1)對于輸入圖像的某個像素i，和它周圍一定的搜索范圍Ω內的每個像素j，選取以i和j為中心像素的局部塊N_i和N_j；

(2)通過將局部塊N_i和N_j進行匹配，計算出兩個局部圖像塊間的差異，進而計算出這兩個局部圖像塊的中心像素i和j之間的相似權重w(i，j)。

(3)原始像素i的輸出像素值就由所有參考像素j的像素值v(j)的加權平均進行替換完成當前原始像素i的噪聲去除；

對于圖像的每一個像素重復(1)到(3)步驟。

然而發明人發現，現有的基于非局部均值的去噪方法在分析圖像中的自相似性結構時，僅考慮了具有平移特性的相似結構，因此圖像去噪的效果還不太理想。

發明內容

本發明旨在提供一種基于非局部均值的圖像去噪方法和裝置，以解決上述的問題。

在本發明的實施例中，提供了一種基于非局部均值的圖像去噪方法，包括：將圖像中的旋轉因素和微小尺度變化因素作為設置非局部均值的權重因素。

在本發明的實施例中，提供了一種基于非局部均值的圖像去噪裝置，包括權重模塊，用于將圖像中的旋轉因素和微小尺度變化因素作為設置非局部均值的權重因素。

本發明上述實施例的基于非局部均值的圖像去噪方法和裝置因為考慮了圖像中的旋轉因素和微小尺度變化因素，所以改善了圖像去噪效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據本發明實施例的將圖像笛卡爾坐標系轉換為對數極坐標的示意圖；

圖2A-圖2C示出了根據本發明實施例的在對數極坐標上進行的圖像塊匹配的示意圖；

圖3示出了根據本發明實施例的基于非局部均值的圖像去噪方法的流程圖。

具體實施方式

下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發明。

本發明的實施例提供了一種基于非局部均值的圖像去噪方法，包括：將圖像中的旋轉因素和微小尺度變化因素作為設置非局部均值的權重因素。

現有的基于非局部均值的去噪方法在分析圖像中的自相似性結構時，僅考慮了具有平移特性的相似結構。發明人研究發現自然圖像中可能存在帶有旋轉和微小尺度變化的非局部相似結構，這種相似結構也可以用于圖像去噪。本方法考慮了局部塊和原始塊可能存在的旋轉和尺度不變性，有效地增加了能夠搜索到的在不同旋轉角度和微小尺度變化下的具有較大相似度的圖像塊的數目，從而改善了圖像去噪效果。

優選地，通過采用對數極坐標表示圖像中的像素，以確定旋轉因素和微小尺度變化因素。在度量圖像塊的相似度時，使用對數極坐標的表達形式，可以更迅速地進行圖像塊匹配，從而進一步提升了圖像去噪的性能，降低了算法執行時間。

優選地，通過采用對數極坐標表示圖像中的像素，以確定旋轉因素和微小尺度變化因素包括：

對于圖像中的像素i及其周圍設定范圍內的每個像素j，選取以i和j為中心像素的局部塊N_i和N_j；

通過對數極坐標的旋轉不變性度量，計算N_i和N_j的相似度；

根據相似度計算N_j中心點對于N_i中心點的權重；

以權重計算j的加權平均以替換i。

圖1示出了根據本發明實施例的將圖像笛卡爾坐標系轉換為對數極坐標的示意圖，對于圖像塊內一點I(x，y)，首先根據坐標(x，y)計算出該點與圖像塊中心點的距離r和旋轉角度然后再將距離r進行對數變換得到η，角度進行離散化到[0，S]整數范圍內得到θ最終坐標(x，y)處的像素值I(x，y)與變換到的極坐標空間內的坐標(θ，η)處的像素值相等，實現從圖像空間到對數極坐標空間的圖像變換，具體包括：