[發明專利]一種利用顏色二階變化信息的保結構特征圖像濾波方法

在審

• 申請號: 201710209101.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107133924A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 荊樹旭;柳有權;徐琨;薛瑞;樊璐;童師堯
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所61216
• 代理人: 王芳

技術領域

本發明屬于圖像、視頻處理領域，特別涉及一種能夠保留圖像結構特征和鄰接區域間顏色漸變信息的濾波方法。

背景技術

普通相機能夠以非常廉價的方式獲取各種場景的圖像和視頻，當前基于圖像、視頻的各種應用已經非常普遍并產生了巨大的經濟和社會價值。其中一大類基于圖像視頻的應用是提取并識別圖像中的結構信息用于機器視覺領域；另外一類應用則是在娛樂影視領域，對圖像在數據層面進行編輯、處理而獲得所需的視覺效果，圖像風格化就是其中的一個應用。

在圖像結構信息提取和圖像風格化應用領域中，有效降低顏色信號的帶寬從而減少顏色數量，同時保留顏色之間的對比度是一個重要目標。對機器視覺和圖像風格化應用而言，通過相機獲取圖像的顏色信號帶寬過大，包含了過多的細節和紋理信息，有效的去除這些細節和紋理信息是此兩類應用的一個重要方面。

發明內容

本發明的目的在于提供一種有效去除圖像中細節和紋理信息，同時能夠有效保留圖像結構信息和顏色漸變的方法，對機器視覺類應用的前處理和娛樂應用類的圖像風格化具有實用經濟價值。

本發明的技術方案為：

一種利用顏色二階變化信息的保結構特征圖像濾波方法，包括以下步驟：

步驟1，對原始輸入圖像進行高斯濾波處理，得到高斯濾波后的圖像；

步驟2，對高斯濾波后的圖像進行雙邊濾波處理，得到風格化后的圖像：

包括：

步驟21，以高斯濾波后的圖像任一頂點為原點，水平方向為X軸，豎直方向為Y軸，建立圖像坐標系；

步驟22，任選高斯濾波后的圖像中任一像素點作為當前像素點p；

通過式(1)對當前像素點p進行雙邊濾波后的顏色輸出結果J_p：

式(1)中，Ω_p為當前像素點p領域內的所有像素點集合，q為Ω_p中任一像素點，k_p為歸一化因子；I_q為像素點q的顏色數值；

f(q,p)為空間相似度權重函數，p_x，p_y為當前像素點p的坐標值；q_x，q_y為像素點q的坐標值；σ₁為第一可調參數，0.3<σ₁<1.8；

g′(q,p)為數值相似度權重函數，I_p為當前像素點p的顏色數值，I_q為像素點q的顏色數值；σ′₂為第二可調參數，1.0<σ′₂<4.5；

表示Ω_p內所有像素點的顏色平均值，n為Ω_p內的像素點個數；

b是一個標量，1.0<b<4.0；

步驟23，重復步驟22，直到高斯濾波后的圖像中所有像素點都進行了雙邊濾波處理，即得到風格化后的圖像。

進一步地，還包括：

步驟3，對風格化后的圖像進行經典雙邊濾波處理，得到去紋理后的圖像；

包括：

步驟31，任選風格化后的圖像中任一像素點作為當前像素點p′；

通過式(2)對當前像素點p′進行雙邊濾波后的顏色輸出結果J_p′：

式(2)中，Ω_p′為當前像素點p′領域內的所有像素點集合，q′為Ω_p′中任一像素點，k_p′為歸一化因子；I_q′為像素點q′的顏色數值；

f(q′,p′)為空間相似度權重函數，p′_x，p′_y為當前像素點p′的坐標值；q′_x，q′_y為像素點q′的坐標值；σ₁為第一可調參數，0.3<σ₁<1.8；

g(q′,p′)為經典數值相似度權重函數，I_p′為當前像素點p′的顏色數值，I_q′為像素點q′的顏色數值；σ₂為經典第二可調參數，10<σ₂<40；

步驟32，重復步驟22，直到風格化后的圖像中所有像素點都進行了經典雙邊濾波，得到去紋理后的圖像。