基于非局部方向修正的全局条带波变换域去噪方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于非局部方向修正的全局条带波变换域去噪方法，它属于图像处理【技术领域】，主要克服现有Bandelet域去噪方法中方向判断不够准确的问题。其实现过程是：(1)输入含噪图像；(2)对含噪图像进行平移不变小波变换并计算小波子带的几何方向；(3)结合每个子块相似块的方向信息采用一定规则修正原始方向，从而得到修正后的几何方向；(4)往修正后的几何方向投影得到Bandelet系数；(5)对Bandelet系数做硬阈值收缩处理，重构得到去噪后的图像。本发明相对于原始Bandelet域图像去噪方法以及其它一些经典的去噪方法有一定改善。
【专利说明】基于非局部方向修正的全局条带波变换域去噪方法
【技术领域】
[0001]本发明属于图像处理【技术领域】，涉及图像的去噪，特别涉及基于非局部方向修正的全局条带波变换域去噪方法，适用于图像的噪声去除。
【背景技术】
[0002]图像噪声的去除是图像处理的最为基础的，也是最为重要的核心技术。图像在获取和传输过程中，不可避免的会收到噪声的干扰。图像去噪是预处理的关键步骤，因为图像去噪的好坏程度决定了图像后续处理的效果。通过合适的去噪算法来抑制噪声，能够为后续的处理提供更为精确的信息。去噪的目的就是在去除噪声的同时更多的保持图像的细节和边缘。变换域去噪随着小波和多尺度几何分析方法的产生得到了越来越广泛的应用。条带波变换(Bandelet)做为一种新的自适应的多尺度几何分析工具，在图像去噪和图像压缩领域得到了良好的应用。多尺度几何分析又称后小波分析，在计算机视觉、模式识别、数学分析、统计分析等领域发挥着越来越重要的作用。
[0003]第二代Bandelet 由 E.Le.Pennec 和 S.Mallat 在 2005 年提出，并发表了’T^andletimageestimationwithmodelselection”讲述了 Bandelet用于图像去噪的相关内容。文中根据Bandelet能自适应的对图像进行最稀疏的表示，能够用比其他的基函数更少量的非零系数来达到相同的逼近效果，采用了 Bandelet基于全局阈值收缩去噪方法。该算法首先对图像进行第二代Bandelet变换，得到对应Bandelet域的系数，`然后选取最优阈值对系数进行简单的阈值收缩，对收缩后的Bandelet系数进行重构得到去噪后的图像。
[0004]由于Bandelet变换是基于图像边缘的稀疏表示方法，能自适应的找到图像本身的几何特征，所以方法取得了较好的效果。但是该方法中因为噪声的加入，使得Bandelet子块最优方向的选取存在一定误差，尤其当噪声较大时，噪声对信号的淹没，这种现象会愈加明显。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了基于非局部方向修正的全局条带波变换域去噪方法，在上述方法的基础上对得到的方向进行修正，使得最优方向更加准确，进一步提闻去噪效果。
[0006]实现本发明目的的技术方案，基于非局部方向修正的全局条带波变换域去噪方法，其特征在于:包括如下步骤:
[0007](I)输入噪声图像M,对M进行三层平移不变atrou小波变换，初始变换阈值采用Τ=3 σ，子块大小采用8*8，计算M各子带的几何方向G ；
[0008](2)对每个子块方向进行修正，首先在49*49的搜索区域中根据以下欧式距离公式寻找5个相似块，得到5个图像块的方向:1z K-Z Il2
[0009]?/(Ζ.Λ.ζ,
J (N1 f[0010]其中，d代表两个图像块之间的欧式距离，Zxk代表以χκ为中心的图像块Zx代表以X为中心的图像块，NI代表图像块的大小；
[0011](3)把图像块所有可能的73个方向量化为0，I, 2，3，4区域，无方向对应量化区域
O。对每个子块方向进行修正，进而得到修正后的几何方向Gl ；
[0012](4)用Gl对M进行Bandelet变换，得到系数MB ；
[0013](5)对Bandelet系数进行全局硬阈值收缩，阈值采用Τ=3 σ ；
[0014](6)实现Bandelet逆变换重构得到去噪后的图像Μ’。
[0015]所述步骤(3)对每个子块方向进行修正的修正方法为:假设相似块的个数为m，
[0016]①若分布在某量化区域的方向数目大于m/2则方向集中分布在此区域，在此区域选取对应拉格朗日函数值最小的方向做为修正方向；
[0017]②若落在所有量化区域的方向数目均小于等于m/2并且所有方向分布在3,4或5个区域，则方向分散，修正方向为O ;
[0018]③若方向数目均小于等于m/2并且分布在2个区域，若两个区域相邻则将两个区域合并，并在大区域中找到拉格朗日函数值最小对应的方向作为修正方向，若分布在两个间隔的区域，则认为发散把O做为修正方向。
[0019]本发明与现有技术相比较具有如下优点:
[0020]1.本发明通过计算中心块邻域中相似块的几何方向，为后续规则的应用提供了依据；
[0021]2.本发明按照一定规则对相似组的方向进行修正，为得到修正后的几何性Gl提供了依据；
[0022]3.本发明通过计算得到修正后的几何性G1，使计算出的方向更加接近真实方向，进而Bandelet化后的系数更加准确，提高了去噪的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明的流程图；
[0024]图2是本发明实验输入的三幅图像，分别为Boat和Hill;
[0025]图3用本发明实验使用的添加标准差σ =25噪声后的含噪图，分别为Boat和Hill;
[0026]图4用现有NL-means对输入的三幅图像进行去噪的结果图；
[0027]图5是现有的原始Bandelet全局硬阈值对输入的三幅图像进行去噪的结果图；
[0028]图6是用本发明方法对图像进行去噪后的效果图。
【具体实施方式】
[0029]参照图1，本发明基于非局部方向修正的全局条带波变换域去噪方法，包括如下步骤:
[0030]步骤I，输入含噪图像，计算含噪图像的几何性G:
[0031]Ia)输入含噪图像；
[0032]Ib)对含噪的图像进行三层平移不变atrou小波变换，初始变换阈值Τ=3 σ，子块采用8*8，计算图像的几何性G;[0033]步骤2，根据每个子块邻域中相似块的方向信息，按照一定规则修正原始方向，计算得到修正后的图像几何性Gl:
[0034]2a)取49*49邻域，根据以下欧式距离公式计算块的相似性，选取5个相似块:
[0035]
【权利要求】
1.一种基于非局部方向修正的全局条带波变换域去噪方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)输入噪声图像M，对M进行三层平移不变atrou小波变换，初始变换阈值采用Τ=3 σ，子块大小采用8*8，计算M各子带的几何方向G ； (2)对每个子块方向进行修正，首先在49*49的搜索区域中根据以下欧式距离公式寻找5个相似块，得到5个图像块的方向:
2.根据权利要求1所述的一种基于非局部方向修正的全局条带波变换域去噪方法，其特征在于:所述步骤(3)对每个子块方向进行修正的修正方法为:假设相似块的个数为m， ①若分布在某量化区域的方向数目大于m/2则方向集中分布在此区域，在此区域选取对应拉格朗日函数值最小的方向做为修正方向； ②若落在所有量化区域的方向数目均小于等于m/2并且所有方向分布在3，4或5个区域，则方向分散，修正方向为O ; ③若方向数目均小于等于m/2并且分布在2个区域，若两个区域相邻则将两个区域合并，并在大区域中找到拉格朗日函数值最小对应的方向作为修正方向，若分布在两个间隔的区域，则认为发散把O做为修正方向。
【文档编号】G06T5/00GK103839235SQ201410062149
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】钟桦, 焦李成, 杨春艳, 王爽, 侯彪, 马晶晶, 马文萍 申请人:西安电子科技大学