1、第!卷“#版$第!期%).)5c-,2Ad*=e#5f7)*Ad*3=gh5i-)Ad8-,2=jklm*Ad8,“nopqrqsqtuvwxotuvwpyzo|tzotpzo!=“#|pqpxpwzr$w%qsz#)/07381-23/8.03+34.807h:/8.03+8:-/)*0J4;=.-+23+/8.03+8,2.8,4).816+)23:073f;,)0-/.5M?NVS 01-233,7-,9313,0=:348-,/8.03+引 言在 实 际 应 用 中=信 号 和 噪 声 总 是 结 伴 而 行*?%933提 出 了 加 权 中 值 滤 波+1,-算法.0!这 些 算 法
2、 在 改 善 中 值 滤 波 器 的 性 能 方 面 做 出了 有 益 的 探 索!但 在 实 际 应 用 中 都 有 各 自 的 局 限 性!#,算 法 在 噪 声 密 度 较 低 时 效 果 好“其 性 能 随 着 输入 图 象 信 噪 比 的 降 低 逐 步 接 近 标 准 中 值 滤 波!6#,算 法 是 循 环 操 作“执 行 时 间 较 长“而 且 要 预 先 估 计 参数“使 实 时 应 用 受 到 限 制!,9%:2;算 法 虽 然 在 一 定程 度 上 减 少 了 误 差 的 传 播 累 积“但 细 节 的 模 糊 问 题并 没 有 得 到 很 好 地 解 决!1,算 法 通
3、 过 加 权“降 低了 细 节 的 损 失“但 其 去 噪 性 能 也 同 时 下 降 了!文 献.70给 出 了 这 些 滤 波 方 法 的 性 能 比 较!由 文 献.70可知“如 果 不 考 虑 速 度“6#,的 效 果 在 以 上 各 种 算 法中 为 最 优“而 标 准 中 值 滤 波 的 速 度 最 快!本 文 提 出 的极 值 中 值 滤 波 法+A,-用 于 滤 除 椒 盐 噪 声 时“在 速度 与 性 能 两 方 面 都 显 示 了 优 势!在 这 种 方 法 中“首 先根 据 判 别 标 准+是 否 为 极 值 点-将 全 部 象 素 分 为 两类B噪 声C与 信 号D!然
4、 后“根 据 空 间 相 关 性 将 噪 声点 由 该 点 邻 域 的 中 值 取 代!本 文 对 椒 盐 噪 声 污 染 的图 象 进 行 了 实 验“结 果 表 明“本 文 提 出 的 判 别 标 准 与实 际 情 况 符 合!A,算 法 的 执 行 速 度 与 标 准 中 值 滤波 相 当“但 保 留 了 较 多 的 细 节 信 息“没 有 造 成 图 象 的模 糊!其 滤 波 效 果 在 输 入 图 象 信 噪 比 大 于E时 与6A,相 当“但 不 需 迭 代“执 行 速 度 提 高 了 若 干 倍!在输 入 信 噪 比 更 低 的 情 况 下“只 需 迭 代 一 次“就 能 取 得
5、与6A,相 当 的 输 出 效 果!F算 法 实 现 与 原 理 分 析设 矩 阵.GHI0表 示 一 幅 数 字 化 的 图 象+其 中H“I表 示 各 点 的 位 置-“J.GHI0表 示 对 图 象.GHI0中 的 点GHI做 窗 口 操 作“:K+J.GHI0-表 示 对 窗 口J.GHI0内的 所 有 点 取 中 值“若.LHI0为 图 象.GHI0经 过 中 值 滤 波后 的 输 出 图 象“滤 波 窗 口 为MNO+其 中M“O为 奇 整数-“那 么LHIP:K+J.GHI0- +/-在 上 述 的 操 作 中“所 有 象 素 采 用 统 一 的 处 理 方法!该 过 程 既 滤
6、 除 了 噪 声“也 改 变 了 真 正 信 号 点 的值“造 成 了 图 象 模 糊!假 如 我 们 知 道 哪 些 点 是 信 号点“哪 些 点 已 被 噪 声 污 染“就 可 以 只 处 理 噪 声 点“根据 邻 域 相 关 性 赋 予 其 相 应 值“例 如 邻 域 中 值“而 保 持信 号 点 不 变!这 样“就 可 以 减 少 图 象 模 糊“使 滤 波 过程 不 对 信 号 产 生 影 响“而 仅 仅 起 到 去 除 噪 声 的 作 用!从 经 验 可 知“对 于 自 然 图 象“邻 点 之 间 存 在 着 很大 的 相 关 性!某 一 点 的 灰 度 值 与 其 周 围 点 的
7、 灰 度 值非 常 接 近“除 了 孤 立 点+一 般 认 为 是 噪 声-外“即 使 在边 缘 部 分 也 是 这 样!在 一 幅 图 象 中“如 果 一 个 象 素 点的 值 远 大 于 或 小 于 其 邻 域 的 值“也 就 是 说“该 象 素 点与 其 邻 域 的 相 关 性 很 小“那 么“该 点 很 可 能 已 被 噪 声污 染 了!否 则“如 果 其 值 与 其 邻 点 值 接 近“就 应 该 是一 个 有 效 的 信 号 点!基 于 上 述 考 虑“我 们 给 出 了 以 下 信 号D与 噪 声C的 判 别 标 准B在 一 幅 图 象 中“如 果 某 点 的 灰 度 值 为 其
8、 邻 域 的最 大 或 最 小 值“那 么 该 点 为 噪 声!反 之“则 为 信 号“即GHIQC GHIP:9%+J.GHI0“:2;+J.GHI0-D :9%+J.GHI0-RGHIR:2;+J.GHISTU 0-+7-按 此 标 准 对 全 部 象 素 点 分 类“设.LHI0表 示 输 出 图 象“那 么“本 文 提 出 的 滤 波 方 法 可 表 示 为LHIP:K+J.GHI0- GHIQCGHI GHISTU QD+V+J.GHI0-W+7-如 果GHI P X:9%+J .GHI0-YZX:2;+J.GHI0-Y“那 么GHIP:K+J.GHI0-!其 中“#*V+J.GHI
9、0-表 示 对 窗 口J.GHI0内 的 所 有 点排 序!如 果 用JHI表 示 以 点GHI为 中 心 的 窗 口JPMNO+其 中“M“O为 不 小 于V+J.GHI0-PX:9%+J.GHI0-bGb:K+J.GHI0-bGccb:2;+J.GHI0-YGQJHI“GccQJHI?+A#B%C?+A#?+A#G%表 示 标 准 中 值 滤 波 操 作“这 一 过 程 虽 在 一 定 程 度 上 减 弱 了 噪 声 通 过 邻 域的 传 播!但 并 未 从 实 质 上 解 决 中 值 滤 波 所 固 有 的 图象 模 糊 问 题“H实 验 与 结 果 分 析本 文 以 一 幅$I8J$8
10、I的 图 象 为 例!对 不 同 窗 口-KJK!FJF0的L;滤 波 与 标 准 中 值 滤 波 及*MN*OP滤 波 进 行 了 比 较“由 于 文 献#9%已 对 其 他 几 种 滤波 方 式 给 出 了 详 尽 的 比 较!故 在 此!只 选 择 了 标 准 中值 滤 波 作 为 参 照“在 每 次 实 验 中!不 同 密 度 的 椒 盐 噪 声 随 机 地 加到 原 始 图 象 上!以 输 出 图 象 的 信 噪 比 为 标 准 评 价 滤波 器 的 性 能“如 果 仍 由#/(%表 示 输 入 图 象!#滤波!标 准 中 值 滤 波 以 及*M*OP滤 波 处 理 后 输 出 图
11、象的 信 噪 比-单 位,0“从 图 中 可 以 直 观 地 看 出!L;滤波 器 的 性 能 较 其 他 两 种 滤 波 器 有 很 大 改 善!在 各 种 输入 噪 声 密 度 下!输 出 信 噪 比 都 有 显 著 提 高“这 是 由 于本 文 提 出 的 信 号 与 噪 声 的 分 类 方 法 与 实 际 情 况 非 常接 近 的 缘 故“由 于 其 执 行 速 度 较 快!滤 波 效 果 好!几 乎不 会 使 图 象 模 糊!可 以 将 其 用 于 实 时 处 理 中“图$各 滤 波 器 输 出 图 象 信 噪 比 与 输 入 图 象 噪 声 密 度 的 关 系由 图$可 以 看 出
12、!本 文 提 出 的L;算 法 在 改 善图 象 信 噪 比 方 面 明 显 优 于 其 他 两 种 算 法“这 是 由 于本 文 在 滤 波 过 程 中 采 用 了 将 噪 声 点 与 信 号 点 分 别 处理 的 办 法!并 且 采 用 的 噪 声 判 别 标 准 比 较 符 合 实 际情 况“另 外!滤 波 窗 口 的 大 小 对 滤 波 效 果 也 有 很 大 影响“当 输 入 图 象 的 信 噪 比 较 高 时!KJK的 滤 波 窗 口效 果 较 好“随 着 输 入 图 象 信 噪 比 的 降 低!滤 波 窗 口 为FJF的 滤 波 器 滤 波 效 果 超 过 了 滤 波 窗 口 为
13、KJK的滤 波 器“这 是 因 为 对 中 值 滤 波 而 言!滤 波 窗 口 越 大!去 噪 效 果 越 好!而 对 图 象 造 成 的 模 糊 也 越 强“所 以!低 噪 声 密 度 时 宜 选 择 小 窗 口!高 噪 声 密 度 时 宜 选 择大 窗 口“对 本 文 提 出 的 算 法!由 于 只 处 理 噪 声 点!而FKF第Z期 邢 藏 菊 等一 种 基 于 极 值 中 值 的 新 型 滤 波 算 法万方数据保 持 信 号 点 不 变!在 噪 声 密 度 较 高 时!选 择 大 窗 口 滤波!既 没 有 造 成 太 多 的 图 象 模 糊!又 较 彻 底 地 滤 除 了噪 声!保 持
14、 了 较 高 的 输 出 信 噪 比“图#的$%算 法$算 法图#输 入 图 象 噪 声 密 度)*+“-时!各 滤 波 器 的 滤 波 效 果 比 较其 中!$%H7DJ9G8 6DJ98%75IJD.5KK9:7“1H5.GJD:9.KN5GG5JK!/KGHV!OOR!/$Zhang David Progressive switching median filterfor the removal of impulse noise fromhighly corrupted images 1999(01)2.Brownrigg D R K The weighted median filter
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