專利名稱：基于廣義積分圖的快速濾波算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于廣義積分圖的快速濾波算法，可顯著提高濾波速度，屬于實(shí)時(shí)圖像檢測(cè)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)空域?yàn)V波是沿圖像逐行逐列進(jìn)行，掃描每行圖像，逐像素進(jìn)行卷積或相關(guān)運(yùn)算，存在大量重復(fù)運(yùn)算，處理時(shí)間受濾波核大小影響很大，不適合實(shí)時(shí)圖像處理的應(yīng)用要求。針對(duì)該問(wèn)題，文獻(xiàn)提出 FMF 算法(S. Rakshit, A. Ghosh, B. Uma Shankar. Fast meanfiltering technique. Pattern Recognition. 2007),文獻(xiàn)(王科俊，熊新炎，任楨，高效均值濾波算法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2010，(2))對(duì)FMFT算法進(jìn)行了改進(jìn)，提出ー種高效均值濾波算法。對(duì)于小窗ロ均值濾波核，文獻(xiàn)(黃文杰，陳斌.ー種快速圖像處理的積分圖方法[J]. 2005，計(jì)算機(jī)應(yīng)用)提出了ー種快速積分圖均值濾波方法。但該方法無(wú)法應(yīng)用于任意大 小和任意濾波核。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有空域卷積濾波的不足，提供一種基于廣義積分圖的快速濾波算法。該算法引入廣義積分圖，并將其應(yīng)用于任意窗ロ大小和任意濾波核的快速濾波，該算法在處理效果上與傳統(tǒng)卷積濾波相當(dāng)，但處理速度遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)算法，特別是采用大濾波窗ロ吋，效果更加顯著。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案一種基于廣義積分圖的快速濾波算法，其步驟為步驟ー讀入待處理圖像，選定濾波窗ロ大?。徊襟Eニ 選定濾波核函數(shù)，寫(xiě)出各廣義積分表達(dá)式；步驟三計(jì)算待濾波圖像的廣義積分圖；步驟四行、列序號(hào)row, col賦初值，row=0, col=0 ；步驟五利用步驟三的結(jié)果求得圖像(row，col)點(diǎn)的濾波像素值；步驟六col=col+l；步驟七判斷col是否小于圖像寬度，如果是就返回步驟五；如果否，表示已處理完本行圖像，就進(jìn)入步驟八，準(zhǔn)備開(kāi)始處理新的一行圖像；步驟八row=row+l，col=0；步驟九判斷row是否小于圖像高度,如果是就返回步驟五；如果否,表示已完成整個(gè)圖像的濾波處理，輸出濾波后的圖像。所述步驟ニ中的廣義積分表達(dá)式推導(dǎo)說(shuō)明如下濾波通常用設(shè)定的濾波核矩陣，對(duì)圖像進(jìn)行卷積或相關(guān)運(yùn)算。取濾波窗ロ邊長(zhǎng)為奇數(shù)(寬度W = 2*h+l，高度H= 2*h+l，h，w為窗ロ半寬和半高，取正整數(shù))的核。濾波過(guò)程可表不為
權(quán)利要求
1.一種基于廣義積分圖的快速濾波算法，其特征是，其步驟為 步驟ー讀入待處理圖像，選定濾波窗ロ大??； 步驟ニ 選定濾波核函數(shù)，寫(xiě)出各廣義積分表達(dá)式； 步驟三計(jì)算待濾波圖像的廣義積分圖； 步驟四行、列序號(hào)row, col賦初值，row=0, col=0 ； 步驟五計(jì)算圖像(row, col)點(diǎn)的濾波像素值； 步驟六col=col+l ； 步驟七判斷col是否小于圖像寬度，如果是就返回步驟五；如果否就進(jìn)入步驟八； 步驟ノV row=row+l, col=0 ； 步驟九判斷row是否小于圖像高度，如果是就返回步驟五；如果否就輸出濾波后的圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種基于廣義積分圖的快速濾波算法，其特征是，所述步驟ニ中的廣義積分表達(dá)式推導(dǎo)說(shuō)明如下 濾波通常用設(shè)定的濾波核矩陣，對(duì)圖像進(jìn)行卷積或相關(guān)運(yùn)算；取濾波窗ロ邊長(zhǎng)為奇數(shù)的核，濾波窗ロ寬度W = 2*h+l，高度H = 2*h+l，h, w為窗ロ半寬和半高，取正整數(shù)；濾波過(guò)程表示為 尸’(-Wu)= こ'(ズ + w~x0,y + h~ v0)P(x,y) (x.y)^D(I) 上式中D表示以(xQ-w, yQ-h)點(diǎn)和(xQ+w, yQ+h)點(diǎn)確定的矩形濾波窗ロ，c (x, y)是核元素；為防止越界，坐標(biāo)值超過(guò)圖像邊緣時(shí)以同行或同列的邊緣點(diǎn)代替，如P(_l, y)=p (O，y), p (x, -I) = p(x, 0)； 均值濾波時(shí)濾波核元素為常數(shù)，c(i, j) = 1/(W H),濾波計(jì)算式(I)簡(jiǎn)化 P'(x0,y0) =y — P{x,レ’) =WH(^iDPix,y) (2) 上式中的積分項(xiàng)ム〃け，タ'}具有明顯含義，它表示原圖像中矩形區(qū)域D內(nèi)所有像素值和，于是得到， P(Wo) = ——[/(x0+M--, V0 +h)-I(x0+w,y0) W-H -,( ，}，0 + h) + /(X0 - W，ァ0 - h)]⑶ 預(yù)先做好積分圖I (X，y)，均值濾波運(yùn)算被表示為濾波窗ロ內(nèi)的積分值； Gauss濾波器根據(jù)Gauss函數(shù)的形狀來(lái)選擇權(quán)值,ニ維Gauss函數(shù)
3.如權(quán)利要求I所述的ー種基于廣乂fロ分圖的快速濾波算法，其特征是，所述步驟三的詳細(xì)過(guò)程為對(duì)于任意濾波核函數(shù)C (X，y)，濾波操作過(guò)程描述為，
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于廣義積分圖的快速濾波算法。該算法引入廣義積分圖，借助廣義積分圖和數(shù)學(xué)工具實(shí)現(xiàn)濾波器加權(quán)系數(shù)與積分過(guò)程的分離，實(shí)現(xiàn)快速濾波運(yùn)算。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括以下步驟1)讀取圖像數(shù)據(jù)，選定濾波窗口大??；2)確定卷積濾波核函數(shù)形式，寫(xiě)出廣義積分圖形式；3)計(jì)算待處理圖像的廣義積分圖；4)對(duì)圖像中各像素點(diǎn)，利用3)的廣義積分圖，實(shí)現(xiàn)快速濾波運(yùn)算。本發(fā)明利用廣義積分圖實(shí)現(xiàn)圖像的快速空域?yàn)V波，消除了傳統(tǒng)卷積濾波的重復(fù)運(yùn)算，本發(fā)明的算法時(shí)間與濾波窗口大小無(wú)關(guān)。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102663711SQ20121015056
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者周燦林, 李勇, 楊允鑫, 賈帥帥, 黃詳嶺 申請(qǐng)人:山東大學(xué)