[發明專利]一種權值窗口自適應非局部均值圖像去噪方法

在審

• 申請號: 201410195821.5
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103955903A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 曾維理;季賽平;李聰;路小波;費樹岷
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

1.一種權值窗口自適應非局部均值圖像去噪方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1：讀入一幀大小為M₁×M₂×3的噪聲彩色圖像u₀，其中M₁和M₂為正整數，分別表示圖像矩陣的行數和列數，然后將輸入的噪聲彩色圖像從RGB彩色空間轉換到YCbCr彩色空間，轉換后的噪聲圖像記為f，大小為M₁×M₂×3；

步驟2：構建噪聲圖像f所有像素點(i,j)的結構張量矩陣T_σ(i,j)

Tσ(i,j)=Gσ(i,j)*(fx(i,j))2Gσ(i,j)*fx(i,j)fy(i,j)Gσ(i,j)*fx(i,j)fy(i,j)Gσ(i,j)*(fy(i,j))2,]]>

其中，f_x(i,j)表示噪聲圖像f在點(i,j)處沿坐標軸x方向的導數，f_y(i,j)表示噪聲圖像f在點(i,j)處沿坐標軸y方向的導數，G_σ(i,j)表示標準差為σ的高斯核函數，其表達式為：

G(i,j)=12πσ2exp[-(i2+j2)/2σ2]]]>

其中，exp表示公知的以e為底的指數函數，標準差σ取值范圍為0.5；

步驟3：構建邊緣結構指示符，具體方法為：

利用雅克比方法求得結構張量矩陣T_σ(i,j)在噪聲圖像f中所有像素點(i,j)處的主特征值λ₁(i,j)和次特征值λ₂(i,j)分別為：

λ1(i,j)=12{Gσ(i,j)*(fx(i,j))2+Gσ(i,j)*(fy(i,j))2+(Gσ(i,j)*(fx(i,j))2-Gσ(i,j)*(fy(i,j))2)2+4(Gσ(i,j)*fx(i,j)fy(i,j))2},]]>

λ2(i,j)=12{Gσ(i,j)*(fx(i,j))2+Gσ(i,j)*(fy(i,j))2-(Gσ(i,j)*(fx(i,j))2-Gσ(i,j)*(fy(i,j))2)2+4(Gσ(i,j)*fx(i,j)fy(i,j))2},]]>

然后根據結構張量矩陣T_σ(i,j)的主特征值λ₁(i,j)和次特征值λ₂(i,j)，構建如下邊緣結構指示符ρ(i,j)：

ρ(i,j)＝0.3×ln(|λ₁(i,j)-λ₂(i,j)|)

其中，|·|表示絕對值，ln是公知的以e為底的對數函數；

步驟4：利用邊緣結構指示符ρ(i,j)，按照如下方法對噪聲圖像f的所有像素點(i,j)進行區域分類：

其中，V表示區域分類的總類數，且為正整數，取V＝6，C_p(p＝1,2,…,V)表示第p類像素點集，p為區域分類的序號，λ_min表示整個圖像區域中最小的次特征值，λ_max表示整個圖像區域中最大的主特征值；

步驟5：根據每個像素點所屬區域的類別，按照如下方式選取鄰域N_i,j的大小R(i,j)：

步驟6：構建像素點(i,j)的鄰域N_i,j和任意像素點(k,l)的鄰域N_k,l的相似性度量函數w(i,j,k,l)為：

w(i,j,k,l)=exp{-||Nk,l-Ni,j||22h2}]]>

其中，(k,l)表示一個與(i,j)不同的像素點的坐標，表示N_k,l-N_i,j的L₂范數，h表示權值函數的衰減因子，取h＝1；

步驟7：根據相似性度量函數w(i,j,k,l)，按照如下方式，從噪聲圖像f中篩選出與像素點(i,j)相似度最高的S個點，取S＝20：

Bi,j‾={(k1,l1),(k2,l2)···,(kS,lS)|w(i,j,k1,l1)≥w(i,j,k2,l2)≥···≥w(i,j,kS,lS)}]]>

其中表示與像素點(i,j)相似度最高的S個像素點的集合；

步驟8：對噪聲圖像f去噪，具體方法為：

對于噪聲圖像f中的每一個像素點(i,j)，根據下式去噪，得到像素點(i,j)去噪后的像素值

f‾(i,j)=1Q(i,j)Σ(k,l)∈Bi,j‾w(i,j,k,l)f(k,l)]]>

其中，Q(i,j)為(i,j)處的歸一化常數，Q(i,j)的表達式為

Q(i,j)=Σ(k,l)∈Bi,j‾w(i,j,k,l)]]>

得到所有像素點去噪后的像素值后，即構成噪聲圖像f去噪后的圖像

2.根據權利要求1所述的權值窗口自適應非局部均值圖像去噪方法，其特征在于，所述步驟1中，噪聲彩色圖像從RGB彩色空間轉換到YCbCr彩色空間的具體過程為：

YCbCr=16128128+(1/256)65.738129.05725.06-37.945-74.494112.43112.439-94.154-18.28RGB]]>

其中，Y表示YCbCr彩色空間中的亮度分量，Cb表示YCbCr彩色空間中的藍色色度分量，C_r表示YCbCr彩色空間中的紅色色度分量，R表示RGB彩色空間中的紅色分量，G表示RGB彩色空間中的綠色分量，B表示RGB彩色空間中的藍色分量。