[發明專利]一種基于自適應鄰域形狀的圖像邊緣保持濾波方法

有效

• 申請號: 201810018484.0
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108389162B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 劉伯露;陸系群
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

1.一種基于自適應鄰域形狀的圖像邊緣保持濾波方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

步驟1)設置濾波的最大迭代次數為MaxIter，在每個像素點上考慮n_o個不同方向，在每個方向上尋找“干凈”線段時所采用線段的長度為k，并初始化濾波的迭代次數為Iter＝0；

步驟2)輸入一幅輸入圖像I，并計算輸入圖像I的亮度分量I_l；

步驟3)用一個小尺度的均勻濾波核對輸入圖像I進行濾波，得到濾波后圖像I₀；

步驟4)計算濾波后圖像I₀的邊緣置信圖E，邊緣置信圖E中每個像素點上的數值是在0和1之間，包括0和1在內，數值越大表明像素點上存在邊緣的置信度越高；

步驟5)用一個大小為k×k均勻濾波核對輸入圖像I的亮度分量I_l進行濾波，得到一個均勻模糊灰度圖像b；

步驟6)在每個像素點p上，以該像素點p為中心畫出n_o條不同方向并長度為k的線段，這些線段沿著各自方向徑向移動，每個方向上有k條包含該像素點的線段，從這k條線段中選取最不可能穿越邊緣的線段作為該方向上最“干凈”線段L_θ(p)，這里θ表示線段的方向，表示n_o個不同方向的角度，沿著n_o個不同方向找出n_o條長度為k包含像素點p“干凈”線段這些線段形成像素點p的“干凈”鄰域，這個“干凈”鄰域中像素點灰度值的加權平均是像素點p的濾波指導值，在每個像素點上都形成這樣的“干凈”鄰域并計算其濾波指導值，得到一個最初濾波指導圖像g；

步驟7)將步驟5)中得到的均勻模糊灰度圖像b和步驟6)中得到的最初濾波指導圖像g通過一個線性加權方式得到濾波指導圖像G；

步驟8)利用步驟7)中得到的濾波指導圖像G對輸入圖像I進行聯合指導雙邊濾波，得到中間濾波圖像f₀；

步驟9)對步驟8)中得到的中間濾波圖像f₀遞歸進行兩次雙邊濾波后得到最終濾波圖像f；

步驟10)將迭代次數Iter加1，檢查Iter是否超過所設置最大迭代次數MaxIter，如果是則輸出最終濾波圖像f，反之，則將步驟9)得到最終濾波圖像f賦給輸入圖像I，再跳回到步驟2)；

所述步驟3)中一個小尺度的均勻濾波核是3×3的均勻濾波核或5×5的均勻濾波核

所述步驟6)中在像素點p沿θ方向尋找包含像素點p長度為k的“干凈”線段依據為：假設l_θ(p)是表示沿θ方向并包含像素點p長度為k的一條線段，計算該線段的“干凈度”：

ECL(l_θ(p))＝var(E(l_θ(p))) (1)

其中E(l_θ(p))是表示落在線段l_θ(p)上像素點的邊緣置信度值，var(E(l_θ(p)))表示計算落在線段l_θ(p)上像素點邊緣置信度值的方差，ECL(l_θ(p))是線段l_θ(p)穿越邊緣的可能性，也就是說var(E(l_θ(p)))值越小表示l_θ(p)線段越“干凈”，穿越邊緣的可能性越小，沿θ方向并包含像素點p長度為k的最“干凈”線段為具有ECL(l_θ(p))值最小的線段：

其中argmin表示從沿方向θ并包含像素點p長度為k的k條線段中尋找ECL(l_θ(p))值最小的那條線段；

所述步驟6)中計算像素點p的濾波指導值根據它的n_o條不同方向包含該像素點p長度為k的“干凈”線段的“干凈度”來分別計算這n_o條線段的相應加權系數：

公式(3)中g_θ(p)是θ方向上最“干凈”線段L_θ(p)上像素點灰度值的平均值，q表示落在線段L_θ(p)上的像素點，I_l(q)表示像素點q上的灰度值，公式(4)中ECL(L_θ(p))是表示線段L_θ(p)的“干凈度”，其中參數σ是控制濾波的平滑度，參數σ越大，則濾波后圖像就模糊，而w_θ(p)表示方向θ上最“干凈”線段L_θ(p)的加權系數，也就是線段越“干凈”，則它的加權系數就越大，公式(5)中表示所有方向上“干凈”線段的加權系數之和；

所述“干凈”線段，就是不穿越圖像邊緣；而所述“干凈度”是衡量線段不穿越圖像邊緣的可能性。