[发明专利]基于双边网格的实时加权中值滤波方法

摘要

本发明提供了一种基于双边网格的实时加权中值滤波方法。该方法可以简要概括为以下五个步骤用户给定一幅输入图像和一幅边界图像；根据输入图像和边界图像构造一个具有(u,v,z,a)四个坐标轴的四维双边网格；根据构造的四维双边网格，分别沿着u,v,z三个坐标轴进行高斯滤波操作得到一个平滑加权后的双边网格；根据平滑加权后的双边网格，沿着a坐标轴进行累加操作得到累加后的三维直方图。根据累加后的三维直方图，基于线性插值的方法，得到最终的加权中值滤波后的输出图像。得益于双边网格的优势，本发明方法能够在图像平滑滤波的同时保持较好的边缘信息。本发明方法的每一个步骤都可以在图形卡硬件中并行处理，有效地改善了运行速度。

主权项

一种基于双边网格的实时加权中值滤波方法，其特征在于：阐述为以下五个步骤：(1)给定一幅图像作为输入图像I，给定一幅和输入图像大小相等的图像作为边界图像E；(2)给定双边网格在图像空域的下采样比例Ss，值域下采样的两个比例Sr和Sa，根据步骤(1)中的输入图像I和边界图像E，运用亮度直方图统计方法构造一个具有(u,v,z,a)四个坐标轴的四维双边网格Γ，每个(u,v,z,a)值对应于一个四维双边网格单元，其方法具体描述如下：首先，对于所有的(u,v,z,a)的值所对应的四维双边网格单元，均对其值作如下初始化：Γ(u,v,z,a)＝0，其中u和v轴对应的是图像空域的下采样范围，其取值范围为u∈{0,1,2,....,(w‑1)/Ss}，v∈{0,1,2,....,(h‑1)/Ss}，z轴对应的是边界图像值域的下采样范围，其取值范围为z∈{0,1,2,....,255/Sr}，a轴对应的是输入图像值域的下采样范围，其取值范围a∈{0,1,2,....,255/Sa}；然后，对于输入图像中的每个像素(x,y)，根据如下公式对对应的四维双边网格单元中的值进行加1操作：Γ([xSs],[ySs],[E(x,y)Sr],[I(x,y)Sa])+=1]]>式中，[x]表示最接近x的整数值，根据该亮度直方图统计方法，累加统计每个四维双边网格单元中的像素个数，输入图像I的宽度和高度分别记作w和h；(3)根据步骤(2)中构造的四维双边网格，分别沿着四维双边网格的u,v,z三个坐标轴进行高斯滤波操作，得到一个平滑加权后的双边网格，给定u,v轴的标准方差为σs，z轴的标准方差为σr，其方法具体如下：Γ~=f(Γ,σ)]]>这里f表示标准的高斯滤波器，对于σ的取值，沿u和v轴进行高斯滤波时取值为σs，沿z轴进行高斯滤波时取值为σr，相应地，高斯滤波的矩形邻域的长度和宽度设为2σ；(4)根据输入图像I、边界图像E以及步骤(3)中得到的平滑加权后的双边网格，对于输入图像中的所有像素(x,y)，沿着a轴对平滑加权后的双边网格进行累加操作，得到累加后的三维直方图s，对于a轴上所有的值，其累加方法具体如下：s(x,y,a)=Σam=0aΓ~(xSs,ySs,E(x,y)Sr,am)]]>式中，am用来表示平滑加权后的双边网格中a轴上的某一个值，式中，都不是整数值，因此，采用线性插值的方法，对坐标周围最邻近的8个整数值坐标的平滑加权后的双边网格单元的值进行线性插值来参与式中的累加操作；(5)根据步骤(4)中计算得到的累加后的三维直方图，基于线性插值的方法，得到最终的加权中值滤波后的输出图像。