[发明专利]具有数据模型的双边滤波器

说明书

本申请涉及具有数据模型的双边滤波器。一种对图像中的目标像素进行滤波的方法，包括：对于包括所述目标像素及其相邻像素的像素内核，形成用于对所述内核内的像素值进行建模的数据模型；计算所述内核的每个像素的权重，其包括：(i)取决于该像素与所述目标像素之间的位置差异的几何项；以及(ii)取决于该像素的像素值与其根据所述数据模型的预测像素值之间的差异的数据项；以及使用所述计算权重来形成所述目标像素的已滤波像素值，例如，通过使用所述内核的所述像素的所述计算权重，利用加权回归分析技术来更新所述数据模型；以及评估所述目标像素位置处的所述已更新数据模型，以便形成所述目标像素的所述已滤波像素值。

背景技术

本公开涉及一种对图像中的目标像素进行滤波的方法。

图像滤波器通常用于对图像进行处理。例如，图像滤波器可用于使图像 模糊或锐化。图像滤波器的一个示例是双边滤波器。

双边滤波器是用于图像的非线性、边缘保持和降噪平滑滤波器。标准双 边滤波器可以基于来自相邻像素的强度值的加权平均值来确定目标像素的 已滤波值(I_滤波(x))。例如，可以使用内核(Ω)内的相邻像素值(I(x_i))的 加权和，其中该总和中的特定相邻像素的权重基于以下两者：(i)目标像素 与相邻像素之间的空间距离(‖x_i-x‖)，以及(ii)目标像素值与相邻像素 值之间的差(‖I(x_i)-I(x)‖)。内核(Ω)通常是以目标像素(x)为中心的方形内核(例如，3×3或5×5)，但通常内核可以是任何合适的形状和大小。

例如，位置x处的已滤波像素值I_滤波(x)可以如下给出：

其中d是数据项，通常称为“光度成本函数”，它是目标像素值与相邻像 素值之差(I(x_i)-I(x))的函数，而g是几何项，它是目标像素与相邻像素 之间空间距离(x_i-x)的函数；并且K是归一化项，由给出。

数据项(d)和几何项(g)可以例如是高斯函数，例如：

和

其中σ_d和σ_g是平滑参数。

当自变量q设置为像素值差I(x_i)-I(x)时，数据项(d)变为：

且类似地，当自变量q设置为空间距离x_i-x时，几何项(g)变为：

函数d()和g()两者都是高斯函数，不同之处仅在于平滑参数σ_d和σ_g。

然而，标准双边滤波器通常产生扁平化的输出，从而产生“油画”效果， 由此使细微的梯度扁平化，并将假边缘引入到已滤波图像中。

发明内容

提供本发明内容是为了介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概 念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不 旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

根据本发明的第一方面，提供了一种对图像中的目标像素进行滤波的方 法，该方法包括：对于包括目标像素及其相邻像素的像素内核，形成数据模 型，以对内核内的像素值进行建模；计算内核的每个像素的权重，其包括： (i)取决于该像素与目标像素之间的位置差异的几何项；以及(ii)取决于 该像素的像素值与其根据数据模型的预测像素值之间的差异的数据项；以及 使用内核中像素的计算权重来形成目标像素的已滤波像素值。