圖像噪點(diǎn)數(shù)據(jù)的定位與優(yōu)化

郭偉 方振國(guó)

摘 ?要：提出一種噪點(diǎn)數(shù)據(jù)定位及優(yōu)化濾噪的方法.方法以圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的行、列位置為X-Y平面，以該位置的灰度值為Z軸，構(gòu)建三維數(shù)據(jù)位置與灰度值坐標(biāo)關(guān)系圖；將三維坐標(biāo)分別投影到X-Z平面與Y-Z平面進(jìn)行噪點(diǎn)數(shù)據(jù)定位；以定位的坐標(biāo)邊界為有效鄰域，設(shè)定矩形滑窗進(jìn)行均衡化處理.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法不僅有效的濾除了噪點(diǎn)，還很好地保留了原有圖像的細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了噪點(diǎn)數(shù)據(jù)的定位與優(yōu)化.

關(guān)鍵詞：位置與灰度；數(shù)據(jù)定位；鄰域均衡

[ ? 中圖分類號(hào) ? ?]TP751 [ ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼 ? ] ?A

Location and Optimization of Image Noise Data

GUO Wei，F(xiàn)ANG Zhenguo

（HuaiBei Normal University Physics and Electronic Information College，Huaibei 235000，China）

Abstract：A method of locating noise data and optimizing noise filtering is proposed.Methods Taking the row and column positions of image data storage as X-Y plane and the gray value of this position as Z axis， a three-dimensional coordinate graph of data position and gray value was constructed.The three-dimensional coordinates were projected to the X-Z plane and the Y-Z plane respectively to locate the noise data.Taking the coordinate boundary of positioning as the effective neighborhood， the rectangular sliding window is set for equalization.The experimental results show that this method can not only effectively remove the noise， but also retain the details of the original image， and realize the localization and optimization of noise data.

Key words：position and grayscale；data positioning；neighborhood balance；

圖像信息數(shù)據(jù)量大，通常伴有各種干擾信息，對(duì)于一些帶有均勻噪聲的圖像，已經(jīng)有較為成熟的濾波算法對(duì)其進(jìn)行處理.但當(dāng)圖像中出現(xiàn)局部區(qū)域有較大噪點(diǎn)時(shí)，傳統(tǒng)的濾波算法進(jìn)行濾波處理時(shí)效果并不好，且會(huì)引起原始圖像一些細(xì)節(jié)丟失，對(duì)后續(xù)圖像的處理應(yīng)用帶來一定的影響.本文提出一種定位噪點(diǎn)數(shù)據(jù)局部處理方法，以一幅帶有較大噪點(diǎn)信息的Lena圖像（圖1）為研究對(duì)象，依據(jù)圖像信息邊界連續(xù)的特點(diǎn)，設(shè)定[2×2]的滑窗，進(jìn)行數(shù)據(jù)的恢復(fù)與處理，有效地去除了圖像中較大的噪點(diǎn)，保持了原有圖像的細(xì)節(jié)，取得了良好效果.

1 噪點(diǎn)的定位與優(yōu)化處理方法

首先，對(duì)噪點(diǎn)數(shù)據(jù)定位.將圖像信息投影為其位置與灰度值三維坐標(biāo)圖；基于三維坐標(biāo)圖，構(gòu)建X-Z與Y-Z二維坐標(biāo)圖，利用二維坐標(biāo)圖準(zhǔn)確定位噪點(diǎn)區(qū)域具體坐標(biāo).其次，對(duì)噪點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化.依據(jù)具體坐標(biāo)，規(guī)劃噪點(diǎn)區(qū)域有效臨域邊界；以平滑的鄰域邊界值為有效數(shù)據(jù)，構(gòu)建矩形滑窗，進(jìn)行均衡化的處理；使用新的灰度值填充噪點(diǎn)區(qū)域數(shù)據(jù)空間，完成數(shù)據(jù)的優(yōu)化與處理.

1.1 噪點(diǎn)數(shù)據(jù)定位

對(duì)Lena圖像進(jìn)行三維坐標(biāo)構(gòu)建，以像素?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的行、列位置為X-Y平面，以該位置的灰度值為Z軸，如圖2所示.將三維圖像映射到二維的X-Z平面，如圖3所示.由圖3可知像素點(diǎn)坐標(biāo)X在200～250有明顯的尖峰突出，將尖峰處放大觀察，得到如圖4所示的尖峰具體坐標(biāo).由圖4可知X-Z平面尖峰的具體坐標(biāo)為X：227-232，將三維的圖像映射到二維的Y-Z平面，如圖5所示.由圖5可知像素點(diǎn)坐標(biāo)Y在50～100有明顯的尖峰突出，將尖峰處放大觀察，得到如圖6所示的尖峰具體坐標(biāo).由圖6可知Y-Z平面尖峰的具體坐標(biāo)為Y：78-83.

1.2 噪點(diǎn)數(shù)據(jù)的優(yōu)化

規(guī)劃鄰域邊界 ?圖7為噪點(diǎn)區(qū)域與其鄰域的灰度值數(shù)據(jù)，黑色部分為噪點(diǎn)區(qū)域的灰度值，白色部分為噪點(diǎn)區(qū)域鄰域的灰度值，可以明顯觀察出噪點(diǎn)區(qū)域的灰度值與其鄰域的灰度值有較大的跳變.如圖8所示，根據(jù)噪點(diǎn)區(qū)域的具體位置將噪點(diǎn)的灰度值數(shù)據(jù)全部取出.

分析鄰域數(shù)據(jù)確定新的灰度值 ?分析噪點(diǎn)區(qū)域的數(shù)據(jù)，確定新的像素值.采用取噪點(diǎn)數(shù)據(jù)的三鄰域數(shù)據(jù)和平均值作為新的像素灰度值.[3-7]

如圖9所示，令噪點(diǎn)區(qū)域的坐標(biāo)為[（m，n）]，灰度值為[f（m，n）]，其三鄰域的灰度值可以表示為[f（m-1，n-1），f（m-1，n），f（m，n-1）].令處理后的灰度值數(shù)據(jù)為[g（m，n）]，即：

[g（m，n）=13[f（m-1，n-1）+f（m，n-1）+f（m-1，n）]]. ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

如異常數(shù)據(jù)[f（m，n）=32]時(shí)，其三鄰域的灰度值分別為：

[f（m-1，n-1）=205]，[ ? f（m-1，n）=158，][ ? f（m，n-1）=170].

則在經(jīng)過處理后的灰度值為：

[g（m，n）=13[f（m-1，n-1）+f（m-1，n）+f（m，n-1）]=13（205+158+170）=177.]

如圖10示.

將處理好的灰度值作為下一個(gè)異常數(shù)據(jù)的鄰域，進(jìn)行后續(xù)異常數(shù)據(jù)的計(jì)算，在確定好所有新的灰度值后，重新將新的灰度值數(shù)據(jù)依次回填到噪點(diǎn)區(qū)域[8-10]（圖11）.

2 圖像顯示

將重新處理好的噪點(diǎn)區(qū)域的灰度值數(shù)據(jù)再送到MATLAB軟件中進(jìn)行圖像顯示，結(jié)果如12所示，對(duì)比原噪點(diǎn)圖片與處理后的結(jié)果圖可以清楚地看出，該算法不僅有效地去除了噪點(diǎn)，且較好地還原出原始圖像，保留了原始圖像的大部分細(xì)節(jié)，完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求.

3 結(jié)束語(yǔ)

利用MATLAB軟件設(shè)計(jì)了一種快速準(zhǔn)確定位圖像污染并處理的系統(tǒng)，該方法處理速度快，占用資源較少，方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單.實(shí)驗(yàn)證明，該設(shè)計(jì)具有良好的性能.通過先準(zhǔn)確定位置，然后對(duì)圖像進(jìn)行局部處理，保留了圖像本身的細(xì)節(jié)，完全達(dá)到了實(shí)驗(yàn)要求.

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編輯：琳莉