一种基于循环采样的图像滤波方法及系统

1.本发明涉及图像滤波处理技术领域，更具体地，涉及一种基于循环采样的图像滤波方法及系统。


背景技术：

2.由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。
3.目前主要采用图像滤波对图像中的噪声进行过滤，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，是图像预处理中不可缺少的操作，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。然而目前的滤波器大部分仅针对过滤点状噪声，对于大面积的噪声的过滤效果较差。


技术实现要素：

4.本发明为克服上述现有技术中滤波器对图像中大面积的噪声的过滤效果较差的缺陷，提供一种基于循环采样的图像滤波方法及系统。
5.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
6.一种基于循环采样的图像滤波方法，包括以下步骤：对待处理的目标图像依次执行至少2次循环迭代的下采样处理和上采样处理；在循环迭代过程中，将经过下采样处理后的图像进行上采样处理，将经过上采样处理后的图像进行下采样处理。
7.本技术方案采用循环的下采样处理和上采样处理对图像噪声进行过滤，其中，通过下采样处理对图像噪声进行过滤，然后通过上采样处理对因经过下采样处理导致图像尺寸改变的图像进行恢复，最后得到完成滤波的图像。本方法同时适用于点状噪声和大面积噪声的过滤。
8.作为优选方案，对图像进行下采样处理时，采用最小池化层进行噪声过滤，输出经过下采样处理的图像。
9.作为优选方案，所述最小池化层包括尺寸为(h,w)的池化核；在对图像进行下采样处理时，对所述池化核所经过的h
×
w个像素区域内，取其中最小像素值作为该像素区域内所有像素的像素值。
10.作为优选方案，在对图像进行下采样处理时，采用所述池化核在图像上进行步距为s的滑动，直至对图像完成遍历；经过下采样处理后输出的图像的尺寸为(w2,h2)；其中：
[0011][0012][0013]
式中，(w,h)表示待处理的目标图像的原尺寸。
[0014]
作为优选方案，对图像进行上采样处理时，采用双线性插值法对图像进行恢复，输出经过上采样处理的图像。
[0015]
进一步地，本发明提出一种基于循环采样的图像滤波系统，应用于上述任一技术方案提出的基于循环采样的图像滤波方法。其中包括：
[0016]
输入模块，用于获取待处理的目标图像；
[0017]
循环模块，其中包括下采样单元和上采样单元；所述循环模块用于根据预设的循环迭代次数，控制经所述输入模块输入的目标图像输入所述下采样单元，以及将经所述下采样单元或所述上采样单元输出的图像输入所述上采样单元或所述下采样单元，直至达到预设的循环迭代次数；
[0018]
输出模块，用于将所述循环模块输出的滤波图像进行输出。
[0019]
作为优选方案，所述下采样单元包括至少一个最小池化层，所述最小池化层包括尺寸为(h,w)的池化核；所述池化核用于对其经过的h
×
w个像素区域内，取其中最小像素值作为该像素区域内所有像素的像素值。
[0020]
作为优选方案，所述上采样单元采用双线性插值法对输入的图像进行恢复。
[0021]
进一步地，本发明还提出一种图像滤波设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一技术方案提出的图像滤波方法的步骤。
[0022]
进一步地，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一技术方案提出的图像滤波方法的步骤。
[0023]
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明通过对图像循环下采样处理和上采样处理，能够对大面积噪声进行过滤，并且能够很好地保护图像目标特征的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。
附图说明
[0024]
图1为本发明实施例的基于循环采样的图像滤波方法的流程图。
[0025]
图2为本发明实施例的待处理的目标图像。
[0026]
图3为本发明实施例的经过图像滤波处理后的滤波图像。
[0027]
图4为本发明实施例的基于循环采样的图像滤波系统的架构图。
具体实施方式
[0028]
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0029]
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
[0030]
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解
的。
[0031]
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0032]
实施例1
[0033]
本实施例提出一种基于循环采样的图像滤波方法，如图1所示，为本实施例的基于循环采样的图像滤波方法的流程图。
[0034]
本实施例提出的基于循环采样的图像滤波方法中，包括以下步骤：
[0035]
s1、输入待滤波处理的目标图像。
[0036]
可选地，对待滤波处理的目标图像进行图像灰度化、尺寸调整、特征提取等预处理。
[0037]
s2、将目标图像进行下采样处理。
[0038]
s3、将经过下采样处理后的图像进行上采样处理。
[0039]
s4、判断当前下采样处理和上采样处理的循环迭代次数是否达到预设值，若否，则跳转执行s2步骤，将经过上采样处理的图像进行下采样处理；若是，则将经过上采样处理的图像输出，得到完成滤波的图像。
[0040]
其中，循环迭代预设值大于或等于2。
[0041]
本实施例中，对目标图像进行下采样处理主要用于对图像进行滤波，其中可选地采用隔位取值、均值滤波、最小池化、最大池化等下采样处理方法对图像进行滤波处理，输出得到尺寸缩小且经过滤波处理的图像。
[0042]
进一步对经过下采样处理的图像进行上采样处理，用于对尺寸缩小的图像进行恢复，其中可选地采用最邻近元法、双线性插值法、三次内插法等内插值方法，或采用频域补0、反卷积等方法进行上采样。
[0043]
在一可选实施例中，对图像进行上采样处理时，采用双线性插值法对图像进行恢复，输出经过上采样处理的图像。
[0044]
对图像循环下采样处理和上采样处理，能够对大面积噪声进行过滤，并且能够很好地保护图像目标特征的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。
[0045]
在一可选实施例中，对图像进行下采样处理时，采用最小池化层进行噪声过滤，输出经过下采样处理的图像。
[0046]
在具体实施过程中，包括以下步骤：
[0047]
s1、输入待滤波处理的目标图像。
[0048]
s2、将目标图像采用最小池化层进行噪声过滤，得到经过下采样处理的第一图像。
[0049]
s3、将第一图像进行上采样处理，得到经过上采样处理的第二图像。
[0050]
s4、判断当前下采样处理和上采样处理的循环迭代次数是否达到2次，若否，则跳转执行s2步骤，对第二图像进行下采样处理；若是，则将第二图像作为完成滤波的图像输出。
[0051]
在一可选实施例中，对图像进行下采样处理时，采用尺寸为(h,w)的池化核作为最小池化层，则在对图像进行下采样处理时，对所述池化核所经过的h
×
w个像素区域作为一个像素点，并取h
×
w个像素区域中最小像素值作为当前像素点的像素值。
[0052]
进一步地，在对图像进行下采样处理时，采用所述池化核在图像上进行步距为s的滑动，直至对图像完成遍历；经过下采样处理后输出的图像的尺寸为(w2,h2)；其中：
[0053][0054][0055]
式中，(w,h)表示待处理的目标图像的原尺寸。
[0056]
则在具体实施过程中，包括以下步骤：
[0057]
s1、输入待滤波处理的目标图像，其尺寸为(w,h)。
[0058]
s2、将目标图像采用最小池化层进行噪声过滤，其中，最小池化层中的池化核在图像中进行步距为s的滑动遍历，每一次滑动时，池化核将其框选的h
×
w个像素区域作为一个像素点，并取当前像素区域中最小像素值作为当前像素点的像素值。
[0059]
完成图像遍历后，得到经过下采样处理的第一图像，其尺寸为(w2,h2)。
[0060]
s3、将第一图像进行上采样处理，得到经过上采样处理的第二图像，其尺寸恢复为(w,h)。
[0061]
s4、判断当前下采样处理和上采样处理的循环迭代次数是否达到4次，若否，则跳转执行s2步骤，对第二图像进行下采样处理；若是，则将第二图像作为完成滤波的图像输出。
[0062]
本实施例通过进行最小池化层、双线性插值一系列操作，从而过滤掉大块的噪声，并且很好地保护图像目标特征的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。
[0063]
在一具体实施例中，将本实施例提出的基于循环采样的图像滤波方法应用于对如图2所示的原始图像的图像滤波。
[0064]
本实施例中，用于执行下采样处理的最小池化层中，其包含的池化核的尺寸为(4,4)。对输入图像进行下采样处理时，所述池化核以步距s为4对图像进行遍历。在原图像上循环进行4次最小池化以及双线性插值上采样，最终得到滤波后的图像如图3所示。
[0065]
由图可知，采用本实施例提出的图像滤波方法得到的滤波效果良好，能够滤除大面积噪声。
[0066]
实施例2
[0067]
本实施例提出一种基于循环采样的图像滤波系统，应用实施例1提出的基于循环采样的图像滤波方法。如图4所示，为本实施例的基于循环采样的图像滤波系统的架构图。
[0068]
本实施例提出的基于循环采样的图像滤波系统中，包括依次连接的输入模块1、循环模块2和输出模块3。
[0069]
其中，本实施例中的输入模块1用于获取待处理的目标图像。
[0070]
循环模块2中包括下采样单元21和上采样单元22。
[0071]
其中，循环模块2用于根据预设的循环迭代次数，控制经所述输入模块1输入的目标图像输入所述下采样单元21，以及将经所述下采样单元21或所述上采样单元22输出的图像输入所述上采样单元22或所述下采样单元21，直至达到预设的循环迭代次数。
[0072]
输出模块3用于将所述循环模块2输出的滤波图像进行输出。
[0073]
在具体实施过程中，待滤波处理的目标图像经输入模块1输入本实施例的图像滤波系统中，输入模块1将目标图像传输至循环模块2中进行循环迭代的下采样处理和上采样处理。其中，目标图像输入下采样单元21中，下采样单元21对输入的图像进行下采样处理，
得到经过噪声过滤但尺寸缩小的图像，然后将图像输出至上采样单元22中。上采样单元22对输入的图像进行上采样处理，得到经过噪声过滤且尺寸恢复为原始尺寸大小的图像。根据原目标图像的滤波需求设置循环模块2的循环迭代次数，最终循环模块2向输出模块3输出完成滤波的图像。
[0074]
在一可选实施例中，系统还包括预处理模块，用于对经输入模块1输入的目标图像进行预处理，包括图像灰度化、尺寸调整、特征提取等。
[0075]
在另一可选实施例中，下采样单元21包括至少一个最小池化层，所述最小池化层包括尺寸为(h,w)的池化核；所述池化核用于对所述池化核所经过的h
×
w个像素区域作为一个像素点，并取h
×
w个像素区域中最小像素值作为当前像素点的像素值。
[0076]
进一步地，所述下采样单元21在对图像进行下采样处理时，采用尺寸为(h,w)的池化核在图像上进行步距为s的滑动，直至对图像完成遍历。经过下采样处理后输出的图像的尺寸为(w2,h2)。其中：
[0077][0078][0079]
式中，(w,h)表示待处理的目标图像的原尺寸。
[0080]
完成图像遍历后，得到经过下采样处理的第一图像，其尺寸为(w2,h2)。
[0081]
将第一图像传输至上采样单元22中进行上采样处理，得到经过上采样处理的第二图像，其尺寸恢复为(w,h)。
[0082]
在一具体实施过程中，所述下采样单元21中的池化核尺寸为(4,4)。对输入图像进行下采样处理时，所述池化核以步距s为4对图像进行遍历。在原图像上循环进行4次最小池化以及上采样处理，得到完成滤波的图像。
[0083]
在另一可选实施例中，所述上采样单元22采用双线性插值法对输入的图像进行恢复。
[0084]
实施例3
[0085]
本实施例提出一种图像滤波设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例1提出的图像滤波方法的步骤。
[0086]
在一具体实施过程中，本实施例的图像滤波设备中的处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0087]
s1、将输入的待处理目标图像采用最小池化层进行噪声过滤，其中，最小池化层中的池化核在图像中进行步距为s的滑动遍历，每一次滑动时，池化核将其框选的h
×
w个像素区域作为一个像素点，并取当前像素区域中最小像素值作为当前像素点的像素值。
[0088]
s2、将第一图像进行上采样处理，得到经过上采样处理的第二图像，其尺寸恢复为(w,h)。
[0089]
s3、判断当前下采样处理和上采样处理的循环迭代次数是否达到4次，若否，则跳转执行s1步骤，对第二图像进行下采样处理；若是，则将第二图像作为完成滤波的图像输出。
[0090]
实施例4
[0091]
本实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例1提出的图像滤波方法的步骤。
[0092]
在一具体实施过程中，本实施例的计算机可读存储介质序被处理器执行时实现以下步骤：
[0093]
s1、将输入的待处理目标图像采用最小池化层进行噪声过滤，其中，最小池化层中的池化核在图像中进行步距为s的滑动遍历，每一次滑动时，池化核将其框选的h
×
w个像素区域作为一个像素点，并取当前像素区域中最小像素值作为当前像素点的像素值。
[0094]
s2、将第一图像进行上采样处理，得到经过上采样处理的第二图像，其尺寸恢复为(w,h)。
[0095]
s3、判断当前下采样处理和上采样处理的循环迭代次数是否达到4次，若否，则跳转执行s1步骤，对第二图像进行下采样处理；若是，则将第二图像作为完成滤波的图像输出。
[0096]
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
[0097]
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0098]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。