一種改進的雙變量收縮模型圖像去噪

2014-09-27 18:46:38李向軍姜玉莉

現代電子技術 2014年8期

李向軍++姜玉莉

摘要：針對噪聲圖像低頻子帶含有噪聲的特點，給出了一種改進的局部自適應雙變量收縮模型的圖像去噪算法，對于高頻子帶用局部自適應雙變量模型進行去噪，而對低頻子帶用具有局部自適應的高斯模型進行去噪。該算法既體現了尺度內的聚類性，又體現了尺度間的相關性且具有很好的局部自適應性，在實驗中用離散小波變換進行去噪。實驗結果表明，這種改進的算法無論從峰值信噪比，還是從主觀視覺效果上都要優于傳統的去噪算法。

關鍵詞：圖像去噪；小波變換；雙變量收縮模型；局部自適應模型

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： A文章編號： 1004?373X（2014）08?0132?03

An improved image denoising method for bivariate shrinkage model

LI Xiang?jun1， JIANG Yu?li 2

（1. Chifeng Municipal Forestry Bureau， Chifeng 024000， China； 2. Inner Mongolia Transportation College， Chifeng 024000， China）

Abstract： An improved image denoising method for local adaptive bivariate shrinkage model is proposed in this paper according to the characteristics that the low?frequency subband of noise image contains noise. The high?frequency subband is denoised by locally adaptive bivariate shrinkage model， and the residual low?frequency subband is denoised by locally adaptive Gaussian model. This method can reflect both the clustering performance of intra?scale and the correlation of inter?scale， and has good local adaptive property. The discrete wavelet transform was used to denoise in a experiment. The experimental results show the improved algorithm is more superior to the classical methods in both PSNR and subjective visual effect.

Keywords： image denoising； wavelet transform； bivariate shrinkage model； locally adaptive model

0引言

圖像在采集、轉換和傳輸的過程中，總會受到成像設備和外部環境的干擾，產生噪聲圖像，這種圖像嚴重影響了觀測和后繼處理；因此圖像去噪在圖像預處理中非常重要，其目的就是在濾除噪聲的同時盡可能地保留邊緣，提高信噪比，突出相應的期望特征。圖像去噪的過程即從噪聲信號中對真實信號做出最優估計。

小波變換具有很好的去相關性，因此對圖像進行小波變換后可以得到較為稀疏的表示。由于這種性質，小波變換在圖像去噪和圖像壓縮等領域得到了廣泛的應用。然而，由小波變換的特性可知，變換后的小波系數幅值之間仍存在著相關性，即在同一子帶中小波系數具有類聚性，稱為層內相關性；在不同子帶同一方向對應系數之間存在著較強的相關性，稱為層間相關性[1]。

噪聲圖像經小波變換后分解成多個高頻子帶和一個低頻子帶，低頻子帶是圖像的近似部分，聚集了圖像的大部分能量，高頻子帶包含有大量的噪聲和圖像的細節信息，基于這種思想，許多學者對高頻子帶小波系數之間的依賴性進行了大量的研究，并提出了許多小波域的統計圖像模型，如GGD模型[2]，Laplace[3]模型和HMT模型[4]，將這些模型應用到圖像去噪中，取得了一定的效果。但這些模型只對高頻子帶進行去噪處理，實際上，低頻子帶同樣含有噪聲，所以去噪效果并不理想。

本文利用小波系數的層內和層間相關性，應用小波系數雙變量模型，提出了基于層內和層間相關性的局部自適應雙變量收縮模型的圖像去噪算法，并針對低頻子帶含有噪聲的特點，提出了一種改進的算法。實驗結果驗證了此算法的有效性。

1基于局部自適應混合模型的去噪算法

1.1局部自適應雙變量收縮模型的去噪算法

大量的統計研究表明，圖像經小波變換后小波系數在尺度間和尺度內存在相關性，并且每個子帶都是一個四叉樹結構，如圖1所示。

雙變量收縮模型的主要思想是：把相鄰兩尺度間小波系數的相關性通過一個聯合概率密度函數表示出來，然后用貝葉斯最大后驗概率估計小波系數，這樣得到的結果不僅與當前層的系數有關，而且與其相應位置的父系數有關。