本发明专利技术公开了一种基于分数阶差分加权的图像多步残差反馈迭代滤波方法，该滤波方法包括分数阶奇异性指标计算单元、分数阶权重矩阵计算单元以及多步残差反馈滤波单元。本方法首先估计每个像素点对应的分数阶奇异性指标；然后依据分数阶差分格式的系数计算方式生成分数阶加权系数矩阵；最后，执行多步残差反馈滤波迭代，利用多个去噪残差图像的分数阶加权组合更新生成中间待去噪图像，并对其进行全变差滤波生成迭代去噪图像序列，迭代收敛图像为最终去噪图像。本方法得到的迭代序列可以快速收敛于具有较高峰值信噪比的去噪图像，迭代结果对于迭代终止条件敏感性及依赖程度小，可以在有效抑制图像噪声的同时，较好保持图像的纹理等细节信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理领域中图像噪声抑制的滤波技术，特别是一种。
技术介绍
图像在采集、传输和显示过程中，不可避免地会产生噪声污染，噪声抑制是图像分害I]、识别与目标检测等许多图像后续过程的预处理过程。而在一些应用领域，例如在医学和遥感图像处理中，图像强、弱边缘的检测以及纹理分析都是重要的图像分析手段，因此在抑制噪声的同时有效保持图像的边缘、纹理等结构非常重要。目前，国际上关于抑制噪声过程中的图像细节保持问题已有许多研究。2004年，Chamolle提出的全变差滤波的快速投影迭代算法(Chambolle A. An algorithm fortotal variation minimization and applications. Journal of Mathematical Imaging and Vision, 2004,20(1) :89-97)计算量小，收敛速度快，能够较好地保持图像的边缘，但是容易出现边缘阶梯效应，纹理等细节信息丢失严重。虽然非局部TV正则化方法(Bresson, X. A short note for nonlocal-TV minimization. June 2009, technicalreport)可以较好地保持图像纹理细节,但这种方法计算量较大。Osher等人提出的迭代正则化方法(S. Osher, M. Burger et al. An Iterative Regularization Method forTotal Variation Based Image Restoration. Multiscale Modeling and Simulation,2005,4(2): 460-489)可以较好地保持图像的细节，并且计算量较小，因此受到了很大的关注。该方法实际上是一种单步残差反馈迭代滤波方法，在迭代过程中，残差图像(即在滤波过程中被去掉的部分)中的图像纹理等细节信息包括噪声都被逐步加回到去噪图像中去，最终所得到的迭代序列收敛到原含噪声图像，因此可以较好地保持图像的纹理细节信息。然而，为了防止过多的噪声被加回到去噪图像中，该迭代方法必须算法收敛之前在适当的时候终止。然而，由于该方法收敛速度非常快，因此迭代结果对于迭代终止步的选择非常敏感，这大大影响了该方法在实际应用中的稳定性。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种。该滤波方法基于分数阶差分格式，对迭代过程中所产生的多幅残差图像进行加权组合，并反馈到原始待去噪图像中生成新的待去噪图像进行去噪，通过选择合适的参数，所得到的迭代序列的峰值信噪比可以很稳定地保持在一个较高的水平，可以通过经典的迭代序列相对误差就可以很方便地控制迭代终止条件，有利于实际应用。该方法算法计算量小，收敛速度快，可以在去除图像噪声的同时，有效保持图像的纹理等细节成分，得到具有高峰值信噪比和良好视觉效果的去噪图像。实现本专利技术目的的技术解决方案为本专利技术包括分数阶奇异性指标计算单元、分数阶权重矩阵计算单元以及多步残差反馈滤波单元。本方法首先在分数阶奇异性指标计算单元中估计每个像素点对应的分数阶奇异性指标；然后在分数阶权重计算单元中，依据分数阶差分格式的系数计算方式生成分数阶加权系数矩阵；最后，执行多步残差反馈滤波单元，利用多个去噪残差图像的分数阶加权组合更新生成中间待去噪图像，并对其进行全变差滤波生成迭代去噪图像序列，迭代收敛图像为最终去噪图像。I. I所述的分数阶奇异性指标计算单元，包括如下步骤 Φ全变差滤波预处理。输入一幅大小为MxJV的待去噪图像/应用全变差滤波方法得到初始滤波图像*4 , S计算残差图像的局部方差。计算初始残差图像6 = /- ，逐个计算残差图像中像素fti)所在局部大小为(5<JT<13，I为奇数)窗口内的局部方差iprCU),其计算关系为权利要求1. 一种，包括分数阶奇异性指标计算单元、分数阶权重系数矩阵计算单元以及多步残差反馈迭代滤波单元； 1.1所述的分数阶奇异性指标计算单元，包括如下步骤 步骤I:全变差滤波预处理输入一幅大小为MxJV的待去噪图像/，应用全变差滤波方法得到初始滤波图像, 步骤2 :计算初始滤波残差图像的每个像素点的局部方差； 步骤3 :确定分数阶奇异性指标分布区间bM ； 步骤4 :计算图像每个像素点对应的分数阶奇异性指标力； 1.2所述的分数阶权重系数矩阵计算单元，通过设立■￡ (2SJLS5 )个大小为MxW的矩阵存储装置，存储计算得到的i个分数阶权重系数矩阵; 1.3所述的多步残差反馈迭代滤波单元，包括如下步骤 步骤I :设立i ( 2<1<5 )个大小为MxJV的矩阵存储装置，在第fc+1步计算开始时，存储前一步即第It步到第步迭代中产生的￡个相邻的残差图像，其中fc为迭代次数；it=l吋中=I中… 步骤2:按照分数阶差分格式，对得到的个残差图像利用分数阶权重系数矩阵进行线性组合，并从原含噪声图像/中减去该残差线性组合，得到中间待去噪图像為，其计算关系为2.根据权利I所述的，其特征在于分数阶奇异性指标计算单元步骤2中残差图像的每个像素点的局部方差IP(U)满足如下关系3.根据权利I所述的，其特征在于分数阶奇异性指标计算单元步骤3中确定分数阶奇异性指标分布区间按照如下方法进行确定计算局部方差4.根据权利I所述的，其特征在于分数阶奇异性指标计算单元步骤4中的分数阶奇异性指标的具体计算关系为5.根据权利I所述的，其特征在于I. 2所述的分数阶权重矩阵计算单元中权重系数矩阵％ (1<1<1 )中每个元素馬(CJ)都是按照分数阶差分格式中的系数计算方式计算，其的计算公式为 其中CJim =，咖力Gamma函数,且当时，C^fjj = O。全文摘要本专利技术公开了一种，该滤波方法包括分数阶奇异性指标计算单元、分数阶权重矩阵计算单元以及多步残差反馈滤波单元。本方法首先估计每个像素点对应的分数阶奇异性指标；然后依据分数阶差分格式的系数计算方式生成分数阶加权系数矩阵；最后，执行多步残差反馈滤波迭代，利用多个去噪残差图像的分数阶加权组合更新生成中间待去噪图像，并对其进行全变差滤波生成迭代去噪图像序列，迭代收敛图像为最终去噪图像。本方法得到的迭代序列可以快速收敛于具有较高峰值信噪比的去噪图像，迭代结果对于迭代终止条件敏感性及依赖程度小，可以在有效抑制图像噪声的同时，较好保持图像的纹理等细节信息。文档编号G06T5/00GK102810202SQ20121014540公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日专利技术者张军, 肖亮, 韦志辉 申请人:南京理工大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于分数阶差分加权的图像多步残差反馈迭代滤波方法，包括分数阶奇异性指标计算单元、分数阶权重系数矩阵计算单元以及多步残差反馈迭代滤波单元；1.1？所述的分数阶奇异性指标计算单元，包括如下步骤：步骤1：全变差滤波预处理：输入一幅大小为？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？的待去噪图像，应用全变差滤波方法得到初始滤波图像；步骤2：计算初始滤波残差图像的每个像素点的局部方差；？？？？步骤3：确定分数阶奇异性指标分布区间；？？？？步骤4：计算图像每个像素点对应的分数阶奇异性指标；？？？？1.2？所述的分数阶权重系数矩阵计算单元，通过设立()个大小为的矩阵存储装置,？存储计算得到的个分数阶权重系数矩阵；？？？？1.3？所述的多步残差反馈迭代滤波单元,？包括如下步骤：步骤1：设立()个大小为的矩阵存储装置,？在第步计算开始时，存储前一步即第步到第步迭代中产生的个相邻的残差图像,？其中为迭代次数;？时步骤2:？？按照分数阶差分格式，对得到的个残差图像利用分数阶权重系数矩阵进行线性组合，并从原含噪声图像中减去该残差线性组合，得到中间待去噪图像,？其计算关系为:？其中每一个的运算都是矩阵中对应元素的点对点的乘法；步骤3：对中间待去噪图像，利用全变差滤波方法进行快速去噪，得到新的中间滤波图像及其残差图像；？？？？步骤4：判断迭代终止条件，其中为人工设定的相对误差精度要求，如果满足迭代终止条件，则输出最终的去噪图像；否则，令，更新残差图像存储装置中的数据,即,？转到步骤2继续计算。dest_path_image002.jpg,dest_path_image004.jpg,dest_path_image006.jpg,dest_path_image008.jpg,dest_path_image010.jpg,dest_path_image012.jpg,dest_path_image014.jpg,dest_path_image016.jpg,dest_path_image018.jpg,43530dest_path_image002.jpg,960670dest_path_image016.jpg,dest_path_image020.jpg,819036dest_path_image016.jpg,10983dest_path_image018.jpg,825355dest_path_image002.jpg,dest_path_image022.jpg,dest_path_image024.jpg,dest_path_image026.jpg,27578dest_path_image016.jpg,dest_path_image028.jpg,294612dest_path_image024.jpg,dest_path_image030.jpg,dest_path_image032.jpg,634457dest_path_image016.jpg,303336dest_path_image028.jpg,296700dest_path_image020.jpg,97034dest_path_image004.jpg,dest_path_image034.jpg,dest_path_image036.jpg,dest_path_image038.jpg,896363dest_path_image034.jpg,dest_path_image040.jpg,dest_path_image042.jpg,dest_path_image044.jpg,dest_path_image046.jpg,872278dest_path_image040.jpg,dest_path_image048.jpg,dest_path_image050.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张军，肖亮，韦志辉，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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