多媒体技术与应用|图像平滑
图像平滑
实际获得的图像在形成、传输、接收和处理中,存在外部干扰和内部干扰,如:
– 元器件灵敏度的不均匀性;
– 量化噪声
– 传输过程中的误差
– 人为因素等
因此需要图像平滑处理。
图像平滑的目的:
– 改善图像特征
– 抽出对象特征
空间平滑滤波增强
空域平滑滤波器常用的有邻域均值法和中值滤波法。
邻域平均法
假设图像由许多灰度恒定的小块组成,相邻像素间存在很高的空间相关性,而噪声则相对独立。可用邻域内各像素的灰度平均值代替该像素原来的灰度值,实现图像的平滑。
其作用相当于用这样的模板同图像卷积。
这种算法简单,但它的主要缺点是在降低噪声的同时使图像产生模糊,特别在边缘和细节处。而且邻域越大,在去噪能力增强的同时模糊程度越严重。
超限像素平滑法
这算法对抑制椒盐噪声比较有效,对保护仅有微小灰度差的细节及纹理也有效。可见随着邻域增大,去噪能力增强,但模糊程度也大。 同局部平滑法相比,超限像元平滑法去椒盐噪声效果更好。
灰度最接近的k个邻点平均法
在n×n的窗口内,属于同一集合体的像素,它们的灰度值将高度相关。因此,可用窗口内与中心像素的灰度最接近的K个邻像素的平均灰度来代替窗口中心像素的灰度值。
较小的K值使噪声方差下降较小,但保持细节效果较好;而较大的K值平滑噪声较好,但会使图像边缘模糊。实验证明,对于3×3的窗口,取K=6为宜。
最大均匀性平滑
为避免消除噪声引起边缘模糊,该算法先找出环绕图像中每像素的最均匀区域,然后用这区域的灰度均值代替该像素原来的灰度值。
有选择保边缘平滑法
该方法对图像上任一像素(x,y)的5×5邻域,采用9个掩模,其中包括一个3×3正方形、4个五边形和4个六边形。计算各个掩模的均值和方差,对方差进行排序,最小方差所对应的掩模区的灰度均值就是像素(x,y) 的输出值。
有选择保边缘平滑法既能够消除噪声,又不破坏区域边界的细节。
加权邻域平均
对于边界上无法通过模板操作的点,通常的做法是复制原图像素的灰度级。
BOX模板
高斯模板
掩模不同,中心点或邻域的重要程度也不相同,因此,应根据问题的需要选取合适的掩模。但不管什么样的掩模,必须保证全部权系数之和为单位值,这样可保证输出图像灰度值在许可范围内,不会产生“溢出”现象。
中值滤波
中值滤波是一种典型的低通滤波器;
• 在一定条件下,可克服线性滤波所带来的图像细节模糊;
• 对滤除脉冲干扰及图像扫描噪声非常有效;
• 目的是保护图像边缘的同时去除噪声。
方法:将灰度级从小到大排列,取中间值。
中值滤波在抑制图象随机脉冲噪声方面甚为有效。且运算速度快,可硬化,便于实时处理。
中值滤波法能有效削弱椒盐噪声,且比邻域、超限像素平均法更有效。