基于改进各向异性扩散冲击滤波器模型的图像去噪

作者:黄淑英[1] 杨勇[2,3] 刊名:中南大学学报:自然科学版 上传者:曹凛

【摘要】针对各向异性扩散冲击滤波器(ADSF)在图像增强中对噪声敏感的问题,将梯度矢量流(GVF)引入到ADSF中,提出一种新的图像去噪方法 GVF-ADSF。在改进的GVF-ADSF方法中,通过引入曲率差来区分图像的特征区域,并定义一个加权系数来控制滤波器中2个扩散项在图像的边缘区域和平坦区域的扩散程度,使得图像区域之间能够自然的平滑过渡。通过实验对比本文方法与均值滤波、Perona and Mailk(PM)模型、ADSF模型的去噪性能,结果表明所提方法能很好地去除图像噪声并保留图像丰富的纹理细节,得到更高的信噪比。

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第 卷第 期 年 月 中 南 大 学 学 报 (自然 科 学 版 ) () 、, , 基 于改进各 向异性扩散冲击滤波器模型 的图像去噪 黄淑 英,杨 勇, (江西财经大学 软件 与通信 工程学院 ,江西 南昌,; 江西财 经大学 信 息管理学院 ,江西 南 昌,; 江西省数字媒体 重点 实验 室,江西 南 昌,) 摘要 :针对 各 向异性扩散冲击滤波器()在 图像增强 中对 噪声敏感 的问题 ,将梯度矢量流()引入 到 中,提 出一种新的图像去噪方法 。在改进的 方法 中,通过 引入 曲率差来 区分 图像 的特征 区域 ,并定义一个加权系数来控制滤波器 中 个 扩散项在图像的边缘区域和平坦区域的扩散程度,使得 图像 区域 之 间能够 自然的平滑过渡 。通过 实验对 比本 文方法与均值滤波、()模 型、模型 的去 噪性 能 ,结果表 明所提方 法能很好地去除图像噪声并保 留图像丰富 的纹理细节 ,得到更高 的信 噪比。 关键 词:各向异 性扩散冲击滤波器 ;梯度矢量流 ;图像去 噪;曲率差 中图分 类号 : 文献标志码 : 文章编号:() , (,, ,; ,, ,; ,,) :() ,, () , , , ,() , : ; ;; 在 图像处理和计算机视觉 中大量 的工程和实际应 程 中,由于成像系统 的缺 陷、设备 固有 的噪声和 外部 用依赖 于图像 质量 ,但在 图像 的形成 、传 输和存 储过 干扰等 ,均会引起质量退化 ,因此 ,消除和减少这种 收稿 日期 一:修 回 日期 : 基金 项 目 国家 自然 科 学基 金 资 助项 目();教 育 部科 学 技术 研 究重 点 项 目();江 西 省 自然 科学 基 金资 助 项 目(, );江西 省青 年科 学家 培养 对象 资 助项 目();江 西省 教育 厅科 技项 目() 通 信作 者 ; (),男,湖北鄂州人 ,博士,教授 ,从事图像处理与模式识别技术研究;电话:;: 中南大 学学 报(自然 科学 版) 第 卷 去 噪模 型 的提 出 基于 曲率差的加权 系数 在 图像 去噪和增 强方法 中,往往 是对 图像的各部 分采用相 同的处理,虽然 去除了部分高频 噪声,增强 了图像 ,但对 视觉至关重要的边缘细节信息往往因分 布在高频而被滤去 ,造成了图像模糊 ,在增强 图像边 缘 的同时也会放大噪声 。因此 ,本文考虑在对 图像进 行去噪和增强时 ,提 出通过定义一个加权系数对 图像 的不 同特征 区域采用不 同的处理 。在这里使用 图像 的 曲率差 来区分 图像 的不同区域一边 缘区域和平坦 区 域 。为此 ,加权系数 可 由下式定义得到: 即沿着梯度方 向的垂直方 向扩散来压抑噪 声。在这里 通 过区分图像 的边缘 区域和平坦 区域对滤波器 的 项 进行加权 ,则可 以达 到平滑 图像和保存纹 理的双 重功 效 。在 边缘区域强调滤波器 的第 项 ,能够增强 图像 的边缘 ,保存纹理减弱 图像的平滑作用;在平坦 区域强 调滤波器 的第 项 ,能够滤除平坦区域 的噪声,减弱 增强效果 。则改进后 的滤波器 可 以定义 为 一 ()( () 其中:;,。 这 里给 出式()的离散形式 : (一() ) ) 而一 () 式

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