一種基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法,步驟如下:(1)對含噪聲圖像進行小波變換,獲取小波系數;(2)根據小波系數,構造各層小波系數的自適應閾值函數和選取第i分解層小波閾值;(3)利用中點法選取衰減系數,采用閾值函數和小波閾值進行閾值處理;(4)將選取的各衰減系數對應閾值函數處理的小波系數分別進行小波反變換,得到恢復的原始信號估計值;(5)計算出各原始信號估計值的PSNR值,得到最優值,根據中點法得到PSNR最優值下的最佳衰減系數,將對應閾值函數處理的小波系數重構得到的估計值作為最終去噪圖像。本發明克服了硬閾值和軟閾值去噪方法的缺陷,得到更加準確的小波系數估計值,保護了圖像邊緣。
【專利說明】一種基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法【技術領域】
[0001]本發明屬于圖像預處理中的圖像去噪【技術領域】,特別涉及一種基于領域相關性的自適應小波閾值去噪方法。
【背景技術】
[0002]噪聲是影響圖像質量的一個重要因素,在采集、傳輸、獲取圖像的過程中,由于成像設備或外部環境的干擾會不可避免地引入圖像噪聲。噪聲的加入會給圖像的后續處理帶來很大的麻煩,因此在圖像使用之前,有必要進行去噪處理,提高信噪比。其中圖像去噪的目的是去除絕大部分噪聲的同時盡可能保護圖像的邊緣信息以減少噪聲對后續處理的影響。圖像去噪對于圖像工程的處理有很大的幫助,因此,圖像去噪極具研究價值和應用價值。
[0003]為了滿足圖像去噪的實際要求,目前圖像去噪有了很大的發展,去噪方法也多種多樣,最直觀傳統的方法是根據圖像和噪聲在頻域表現出來的不同特性進行信噪分離,圖像頻譜一般分布在有限的頻帶內且頻率較低,而噪聲一般集中在高頻區域,因此可以采用濾波的方法進行圖像去噪,如低通濾波、均值濾波、中值濾波、維納濾波等,這些方法在一定程度上能夠減少了噪聲帶來的影響,但同時也使圖像邊緣和細節信息變模糊。傳統的濾波方法要求圖像與噪聲的重疊越小越好,當頻譜重疊部分較多,去噪效果就不是很理想。
[0004]針對傳統方法的不足,小波分析作為一種新的時頻工具,克服了傳統傅里葉變化具有固定分辨率的缺陷。小波分析具有多分辨分析的特點,在時域和頻域都能很好地刻畫信號的局部特性,被稱為數學顯微鏡。因此小波分析在圖像去噪領域非常實用和受歡迎。對于小波域圖像去噪,其基本思想是在小波域對小波變換后的小波系數進行相應處理,將噪聲的小波系數去除,保留信號的小波系數,以達到去噪的目的。目前對于小波去噪主要有三種方法;其一,膜極大值去噪;其二,利用尺度相關性對信號進行濾波達到去噪的效果;其三,小波閾值去噪。由于前兩者計算量相當大,去噪效果不是很理想,因此實用性不強。
[0005]經小波變換后的圖像,其本身的能量對應著幅值較大的小波系數,主要集中在低頻;噪聲能量則對應著幅值較小的小波系數,并分散在小波變換后的整個小波域中。小波閾值去噪方法根據該特征,設置一個閾值,認為大于該閾值的小波系數主要成份為有用信號,給予收縮后保留,小于該閾值的小波系數主要成份為噪聲,予以剔除,這樣就可以達到去噪的目的。目前最常用的小波閾值去噪方法是硬閾值去噪和軟閾值去噪。其中硬閾值函數為:
【權利要求】
1.一種基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法,其特征在于,包括以下步驟: (1)對含噪聲圖像進行多層的小波變換處理,獲取各層的小波系數; (2)根據步驟(1)所得到的各層小波系數,構造如下各層各方向上小波系數的自適應閾值函數:
2.根據權利要求1所述的基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法,其特征在于,所述步驟(2)中小波閾值λ i中的β
3.根據權利要求1所述的基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法,其特征在于,所述利用中點法選取衰減系數α的值以及得到PSNR最優值的具體步驟如下: (1.1)通過衰減系數α得到PSNR值關于衰減系數α的導數PSNR' (a)為:
4.根據權利要求3所述的基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法,其特征在于,所述步驟(3-2)中最初搜索區間為(O,I);所述步驟(3-4)中的F值為0.001。
5.根據權利要求3所述的基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法,其特征在于,所述導數PSNR' (a)中d選取為0.000001。
6.根據權利要求1所述的基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法,其特征在于,所述步驟(3)中針對最后一層分解到的低頻小波系數不作閾值處理。
7.根據權利要求1所述的基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法,其特征在于,所述步驟(1)中對含噪聲圖像進行3層的小波變換處理,即所述i為1、2或3。
8.根據權利要求1所述的基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法,其特征在于,所述步驟(5)中各原始信號估 計值所對應的PSNR值為:
9.根據權利要求1所述的基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法,其特征在于,所述噪聲方差σ為:
10.根據權利要求1所述的基于鄰域相關性的自適應小波閾值去噪方法,其特征在于,所述鄰域窗口 B的大小為5X5或3X3。
【文檔編號】G06T5/00GK103761719SQ201410005800
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月6日 優先權日:2014年1月6日
【發明者】石敏, 賀佩, 易清明 申請人:暨南大學