[發明專利]二維導向濾波方法、二維導向濾波器及系統

在審

• 申請號: 202011269824.0
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112381734A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 鄧家先;崔亞妮;唐馨;陳姿羽
• 申請（專利權）人: 海南眾博數據科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 海南盛億專利代理事務所(普通合伙) 46005
• 代理人: 陳景帥

本發明涉及一種二維導向濾波方法、二維導向濾波器及系統，分別對像素窗口范圍內各像素的輸入圖像、引導圖像、引導平方值和圖像乘積值進行求和處理，得到輸入圖像求和值、引導圖像求和值、引導平方求和值和圖像乘積求和值。進一步地，基于輸入圖像求和值、引導圖像求和值、引導平方求和值和圖像乘積求和值進行簡單系數運算，得到各像素的窗口系數。最后根據窗口系數和引導圖像進行簡單系數運算，得到作為導向濾波結果的輸出圖像?；诖?，將原本二維導向濾波中涉及的復雜的算法簡化為簡單系數運算，降低了系統的計算復雜度，提高了計算效率。同時，簡化運算后的二維導向濾波更便于硬件實現。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別是涉及一種二維導向濾波方法、二維導向濾波器及系統。

背景技術

導向濾波(Guided Filter)是一種圖像濾波技術，其通過引導圖像對輸入圖像進行濾波處理，使濾波處理后輸出圖像大體上與輸入圖像相似，而紋理部分與引導圖相似。由于導向濾波的計算過程簡單且計算結果接近全局濾波，作為各向異性濾波，在去噪的同時能更好的保留圖像的邊緣紋理細節，因而引起了廣泛的關注。

傳統的導向濾波算法大多都是基于軟件平臺實現，主要有以下幾種方式：一，面向Kinect深度圖像的導向濾波算法改進。該算法對導向濾波的引導圖采用雙閾值的處理方法，通過對深度圖像的直方圖中灰度值的分布選取合適的閾值；然后對深度圖像進行雙閾值處理生成二值化圖像；最后將處理過后的深度圖像作為引導圖，利用導向濾波算法對空洞區域進行深度填充。二，基于改進導向濾波算法的低劑量CT圖像處理方法，該方法將導向濾波的權重系數進行改進，并提出了基于梯度導向的細節層增益計算方法，對于含有大量噪聲和小細節的低劑量CT圖像，可以減少噪聲和光暈的影響，但不適用于其他環境下獲取到的圖像能夠較準確地實現邊保持。也有在FPGA硬件平臺上實現了導向濾波算法，多是使用ARM核或DSP核進行浮點數處理。利用SARM對圖像數據進行存儲，像素分8通道進入模塊進行處理。為提升算法中間數據精度，在硬件實現中，采用了小數點后30位的精度，電路規模較大。

然而，面向Kinect深度圖像的導向濾波算法，由于引入閾值圖像作為引導圖像，雖然在濾波的同時消除了光照陰影等導致的虛假邊，但是也提高了計算復雜度，并且缺乏在復雜工業環境下的便攜性及可移植性針對圖像實時去噪的需求?；诟倪M導向濾波算法的低劑量CT圖像處理，雖然能夠較準確地實現邊保持，減少光暈現象，但是該算法只適用于含有大量噪聲和小細節的低劑量CT圖像，并不適用于其他環境下獲取到的圖像。而基于FPGA硬件平臺的導向濾波實現方式，雖然能夠保證計算過程中的精確性，但是同樣會消耗大量的邏輯資源，而對于資源有限的FPGA平臺而言，不利于后續圖像處理。此外，若分成多塊板卡進行圖像處理系統的開發，其在可移植性及便攜性上劣于一塊板卡的方案。

綜上，可見傳統的導向濾波實現方式還存在以上缺陷。

發明內容

基于此，有必要傳統的導向濾波實現方式還存在的缺陷，提供一種二維導向濾波方法、二維導向濾波器及系統。

一種二維導向濾波方法，包括步驟：

獲取像素窗口范圍內各像素的輸入圖像、引導圖像、引導平方值和圖像乘積值；其中，引導平方值為引導圖像的平方值，圖像乘積值為輸入圖像與引導圖像的乘積；

分別對各輸入圖像、各引導圖像、各引導平方值和各圖像乘積值進行求和處理，得到輸入圖像求和值、引導圖像求和值、引導平方求和值和圖像乘積求和值；其中，輸入圖像求和值與輸入圖像對應，引導圖像求和值與引導圖像對應，引導平方求和值與引導平方值對應，圖像乘積求和值與圖像乘積值對應；

基于輸入圖像求和值、引導圖像求和值、引導平方求和值和圖像乘積求和值進行簡單系數運算，得到各像素的窗口系數；其中，簡單系數運算包括加法運算、減法運算、乘法運算和/或除法運算；

根據窗口系數和引導圖像進行簡單系數運算，得到作為導向濾波結果的輸出圖像。