基于非線性濾波的數字圖像降噪算法

喬兆亮

摘要：圖像在獲取以及傳輸的過程中，由于采樣系統質量差或傳輸信道的影響，會受到各種噪聲的干擾，使圖像質量下降，為消除或降低噪聲的影響，改善圖像質量，需要對圖像做濾波處理，其中非線性濾波法能夠在抑制噪聲的同時，很好的保護圖像邊緣，濾波效果較好。本文介紹了幾種典型的非線性濾波器的濾波原理，并給出了實驗結果。

關鍵詞：非線性濾波噪聲圖像

中圖分類號：11P391.4l 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0000-00

1引言

隨著計算機和網絡技術的發展，圖像已經成為信息表達的一種重要方式，圖像作為一種載體，是信息的最直觀的表示。圖像在獲取以及傳輸的過程中，由于采樣系統質量差或傳輸信道的影響，會受到各種噪聲的干擾，使圖像質量下降。為了消除或盡量降低噪聲的影響，改善圖像質量，需要對圖像做濾波處理。常用的方法有空域法和頻域法，其中，空間域的非線性濾波器可以在保護圖像邊緣的同時抑制噪聲，濾波效果較好。典型的非線性濾波器為基于排序的順序統計濾波器，濾波器的輸出由濾波器包圍的圖像區域中像素點灰度值的排序結果決定。常用的順序統計濾波器有中值濾波器、最大值濾波器、最小值濾波器和中點濾波器[1]。

2中值濾波

中值濾波是一種非線性處理方法，由Turky在1971年提出[2]，基本原理是把數字圖像的一個窗口內所有像素點的灰度值進行排序，取排序結果的中間值作為窗口中心點處像素的灰度值[3]。

其中 表示中心在 點的一個窗口， 表示圖像中窗口 內 點處像素的原始灰度值， 表示經中值濾波后 點新的灰度值。

通常 內像素個數選為奇數，以保證有一個中間值，而若 內像素數選為偶數時，則取中間兩個值的平均值作為中值。濾波窗口可以根據需要選取，可以是方形，也可以是十字形或近似圓形，本文實驗結果選擇方形濾波窗口。

椒鹽噪聲是一種位置隨機、呈現散粒外觀的噪聲，通常以孤立點的形式出現，對應的像素數很少，可采用中值濾波法來濾除椒鹽噪聲。圖1給出了中值濾波的實驗結果。其中（a）圖為原始Peppers圖像，（b）圖為受到椒鹽噪聲污染的圖像（噪聲強度為0.3），（c）圖為采用3×3的窗口中值濾波后的圖像，（d）圖為采用5×5的窗口中值濾波后的圖像。由實驗結果可以看出，中值濾波對于椒鹽噪聲有很好的濾除作用，同時還能保持目標物的邊緣。

6結語

本文介紹了常用的幾種典型的非線性濾波器，每種濾波器都有不同的特性，在實際應用中，需根據噪聲的類型，選擇合適的濾波器做降噪處理。若圖像中同時含有多種噪聲，可把不同的濾波方法相結合，以改善圖像質量，提高使用價值。

參考文獻

[1]秦志遠，吳冰，王艷，山海濤.圖像平滑算法比較研究及改進策略[J].測繪學院學報，2005.2， P103-106.

[2]藺鵬.數字圖像噪聲處理典型方法的分析[J].蘭州工業高等專科學校學報，2004.2，P23-26.

[3]王興建，秦國鋒，趙慧麗.基于多級去噪模型的路面裂縫檢測方法[J].計算機應用，2010.6，P1606-1609，1612.

[4]朱春滿.復雜背景下的多車牌定位技術研究[D].重慶大學，2010.

[5]魏彩云.干涉條紋圖像的空域處理與應用研究[D].南京理工大學，2011.