基于双边网格的实时加权中值滤波方法技术

本发明专利技术提供了一种基于双边网格的实时加权中值滤波方法。该方法可以简要概括为以下五个步骤：用户给定一幅输入图像和一幅边界图像；根据输入图像和边界图像构造一个具有(x，y，z，a)四个坐标轴的四维双边网格；根据构造的四维双边网格，分别沿着x，y，z三个坐标轴进行高斯滤波操作得到一个平滑加权后的双边网格；根据平滑加权后的双边网格，沿着a坐标轴进行累加操作得到累加后的三维直方图。根据累加后的三维直方图，基于线性插值的方法，得到最终的加权中值滤波后的输出图像。得益于双边网格的优势，本发明专利技术方法能够在图像平滑滤波的同时保持较好的边缘信息。本发明专利技术方法的每一个步骤都可以在图形卡硬件中并行处理，有效地改善了运行速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加权中值滤波方法，尤其是基于四维双边网格来进行实时加权中值滤波的方法。
技术介绍
边界保持的图像平滑滤波器的任务是去除图像中所包含的噪声信息的同时尽可能好地保持图像上的显著结构信息。目前已经有很多边界保持的图像平滑滤波器被提了出来。双边滤波方法是一种实现简单且应用广泛的边界保持滤波方法，通过计算图像局部邻域内像素值的加权和来进行图像滤波操作，该算法不能很好的去除图像中存在的椒盐噪声并且在一定程度上会模糊图像的结构边界(参见Tomasi C，Manduchi R.Bilateral filtering for gray and color images.Proceedings of IEEE International Conference on Computer Vision，IEEE Computer Society，1998：839-846)。这类非线性边界保持滤波方法还有基于局部极值的边界保持滤波方法(参见Subr K，Soler C，Durand F.Edge-preserving multiscale image decomposition based on local extrema.ACM Transactions on Graphics，2009，28：1-9)等。标准的中值滤波方法被证明能够很好的去除椒盐噪声，但是不能很好的保持图像的结构边界参见(Weiss B.Fast median and bilateral filtering.ACM Transactions on Graphics.ACM，2006：519-526)。加权中值滤波方法相对于标准的中值滤波方法能够具有更好的结构边界信息保持优势，但是需要花费更多的运算时间(参见Yin L，Yang R，Gabbouj M，et al.Weighted median filters：a tutorial.IEEE Transactions on Circuits&Systems II Analog&Digital Signal Processing，1996，43(3)：157-192)。为了提高加权中值滤波方法的运行效率，近年来有很多方法被提了出来。Zhang等人提出了利用联合直方图表示、中值跟踪和支持快速数据获取的数据结构来加速加权中值滤波的方法(参见Zhang Q，Xu L，Jia J.100+Times Faster Weighted Median Filter(WMF).Proceedings of the 2014 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition.IEEE Computer Society，2014：2830-2837)。尽管该方法把时间复杂度减少到O(r)，但是该算法具有高度的串行特性，因此不能直接在图形卡硬件上实现。Ma等人提出一种基于常量时间复杂度的加权中值滤波方法。该算法利用三维直方图来求图像局部邻域的加权中值，使得加权中值滤波方法的时间复杂度变为常量时间，并且支持在图形卡硬件上并行实现(参见Ma Z，He K，Wei Y，et al.Constant Time Weighted Median Filtering for Stereo Matching and Beyond.IEEE International Conference on Computer Vision.IEEE Computer Society，2013：49-56)。为了进一步的优化加权中值滤波的运行速度，本专利技术提出了一种基于双边网格的加权中值滤波方法，每一个步骤都可以在图形卡硬件中并行处理。
技术实现思路
本专利技术的目的：本专利技术提出了一种基于双边网格的实时加权中值滤波方法，通过构造一个四维双边网格，有效地提高加权中值滤波方法的运行速度。由于每一个步骤都具有可并行性，可以图形卡硬件中并行处理。本专利技术提出了一种基于双边网格的实时加权中值滤波方法，该方法可以概括为以下五个步骤：(1)给定一幅二维的图像作为输入图像I，给定一幅和输入图像同等大小的图像作为边界图像E。图像的宽度和高度分别记作w和h，则x∈{0，1，2，....，w-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双边网格的实时加权中值滤波方法，可以阐述为以下五个步骤：(1)给定一幅图像作为输入图像，给定一幅和输入图像大小相等的图像作为边界图像。(2)根据步骤(1)中的输入图像和边界图像，运用亮度直方图统计方法构造一个具有(x，y，z，a)四个坐标轴的四维双边网格。(3)根据步骤(2)中构造的四维双边网格，分别沿着四维双边网格的x，y，z三个坐标轴进行高斯滤波操作，得到一个平滑加权后的双边网格。(4)根据步骤(3)中计算得到的平滑加权后的双边网格，沿着a坐标轴进行累加操作，得到累加后的三维直方图。(5)根据步骤(4)中计算得到的累加后的三维直方图，基于线性插值的方法，得到最终的加权中值滤波后的输出图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于双边网格的实时加权中值滤波方法，可以阐述为以下五个步骤：(1)给定一幅图像作为输入图像，给定一幅和输入图像大小相等的图像作为边界图像。(2)根据步骤(1)中的输入图像和边界图像，运用亮度直方图统计方法构造一个具有(x，y，z，a)四个坐标轴的四维双边网格。(3)根据步骤(2)中构造的四维双边网...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵汉理，高丹丹，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33