本發(fā)明屬于圖像、視頻處理領(lǐng)域，特別涉及一種能夠保留圖像結(jié)構(gòu)特征和鄰接區(qū)域間顏色漸變信息的濾波方法。

背景技術(shù)：

普通相機(jī)能夠以非常廉價(jià)的方式獲取各種場(chǎng)景的圖像和視頻，當(dāng)前基于圖像、視頻的各種應(yīng)用已經(jīng)非常普遍并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。其中一大類基于圖像視頻的應(yīng)用是提取并識(shí)別圖像中的結(jié)構(gòu)信息用于機(jī)器視覺領(lǐng)域；另外一類應(yīng)用則是在娛樂影視領(lǐng)域，對(duì)圖像在數(shù)據(jù)層面進(jìn)行編輯、處理而獲得所需的視覺效果，圖像風(fēng)格化就是其中的一個(gè)應(yīng)用。

在圖像結(jié)構(gòu)信息提取和圖像風(fēng)格化應(yīng)用領(lǐng)域中，有效降低顏色信號(hào)的帶寬從而減少顏色數(shù)量，同時(shí)保留顏色之間的對(duì)比度是一個(gè)重要目標(biāo)。對(duì)機(jī)器視覺和圖像風(fēng)格化應(yīng)用而言，通過(guò)相機(jī)獲取圖像的顏色信號(hào)帶寬過(guò)大，包含了過(guò)多的細(xì)節(jié)和紋理信息，有效的去除這些細(xì)節(jié)和紋理信息是此兩類應(yīng)用的一個(gè)重要方面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種有效去除圖像中細(xì)節(jié)和紋理信息，同時(shí)能夠有效保留圖像結(jié)構(gòu)信息和顏色漸變的方法，對(duì)機(jī)器視覺類應(yīng)用的前處理和娛樂應(yīng)用類的圖像風(fēng)格化具有實(shí)用經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種利用顏色二階變化信息的保結(jié)構(gòu)特征圖像濾波方法，包括以下步驟：

步驟1，對(duì)原始輸入圖像進(jìn)行高斯濾波處理，得到高斯濾波后的圖像；

步驟2，對(duì)高斯濾波后的圖像進(jìn)行雙邊濾波處理，得到風(fēng)格化后的圖像：

包括：

步驟21，以高斯濾波后的圖像任一頂點(diǎn)為原點(diǎn)，水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)閥軸，建立圖像坐標(biāo)系；

步驟22，任選高斯濾波后的圖像中任一像素點(diǎn)作為當(dāng)前像素點(diǎn)p；

通過(guò)式(1)對(duì)當(dāng)前像素點(diǎn)p進(jìn)行雙邊濾波后的顏色輸出結(jié)果jp：

式(1)中，ωp為當(dāng)前像素點(diǎn)p領(lǐng)域內(nèi)的所有像素點(diǎn)集合，q為ωp中任一像素點(diǎn)，kp為歸一化因子；iq為像素點(diǎn)q的顏色數(shù)值；

f(q,p)為空間相似度權(quán)重函數(shù)，px，py為當(dāng)前像素點(diǎn)p的坐標(biāo)值；qx，qy為像素點(diǎn)q的坐標(biāo)值；σ1為第一可調(diào)參數(shù)，0.3<σ1<1.8；

g′(q,p)為數(shù)值相似度權(quán)重函數(shù)，ip為當(dāng)前像素點(diǎn)p的顏色數(shù)值，iq為像素點(diǎn)q的顏色數(shù)值；σ′2為第二可調(diào)參數(shù)，1.0<σ′2<4.5；

表示ωp內(nèi)所有像素點(diǎn)的顏色平均值，n為ωp內(nèi)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)；

b是一個(gè)標(biāo)量，1.0<b<4.0；

步驟23，重復(fù)步驟22，直到高斯濾波后的圖像中所有像素點(diǎn)都進(jìn)行了雙邊濾波處理，即得到風(fēng)格化后的圖像。

進(jìn)一步地，還包括：

步驟3，對(duì)風(fēng)格化后的圖像進(jìn)行經(jīng)典雙邊濾波處理，得到去紋理后的圖像；

包括：

步驟31，任選風(fēng)格化后的圖像中任一像素點(diǎn)作為當(dāng)前像素點(diǎn)p′；

通過(guò)式(2)對(duì)當(dāng)前像素點(diǎn)p′進(jìn)行雙邊濾波后的顏色輸出結(jié)果jp′：

式(2)中，ωp′為當(dāng)前像素點(diǎn)p′領(lǐng)域內(nèi)的所有像素點(diǎn)集合，q′為ωp′中任一像素點(diǎn)，kp′為歸一化因子；iq′為像素點(diǎn)q′的顏色數(shù)值；

f(q′,p′)為空間相似度權(quán)重函數(shù)，p′x，p′y為當(dāng)前像素點(diǎn)p′的坐標(biāo)值；q′x，q′y為像素點(diǎn)q′的坐標(biāo)值；σ1為第一可調(diào)參數(shù)，0.3<σ1<1.8；

g(q′,p′)為經(jīng)典數(shù)值相似度權(quán)重函數(shù)，ip′為當(dāng)前像素點(diǎn)p′的顏色數(shù)值，iq′為像素點(diǎn)q′的顏色數(shù)值；σ2為經(jīng)典第二可調(diào)參數(shù)，10<σ2<40；

步驟32，重復(fù)步驟22，直到風(fēng)格化后的圖像中所有像素點(diǎn)都進(jìn)行了經(jīng)典雙邊濾波，得到去紋理后的圖像。

進(jìn)一步地，步驟21中以高斯濾波后的圖像左上角頂點(diǎn)為原點(diǎn)，水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)閥軸，建立圖像坐標(biāo)系。

與現(xiàn)有相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中像素點(diǎn)鄰域的示意圖；

圖2為本發(fā)明中圖像風(fēng)格化和紋理去除處理流程圖；

圖3(a)為風(fēng)格化前的圖像；圖3(b)為風(fēng)格化后的圖像；

圖4(a)為紋理去除前的圖像；圖4(b)為紋理去除后的圖像。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種利用顏色二階變化信息的保結(jié)構(gòu)特征圖像濾波方法，包括以下步驟：

步驟1，對(duì)原始輸入圖像進(jìn)行高斯濾波處理，得到高斯濾波后的圖像；

步驟2，對(duì)高斯濾波后的圖像進(jìn)行雙邊濾波處理，得到風(fēng)格化后的圖像，如圖2所示；

包括：

步驟21，以高斯濾波后的圖像任一頂點(diǎn)為原點(diǎn)，水平方向?yàn)閤軸，豎直方向?yàn)閥軸，建立圖像坐標(biāo)系；

本實(shí)施例選用高斯濾波后的圖像的左上角頂點(diǎn)為原點(diǎn)。

步驟22，任選高斯濾波后的圖像中任一像素點(diǎn)作為當(dāng)前像素點(diǎn)p；

通過(guò)式(1)對(duì)當(dāng)前像素點(diǎn)p進(jìn)行雙邊濾波后的顏色輸出結(jié)果jp：

式(1)中，ωp為當(dāng)前像素點(diǎn)p鄰域內(nèi)的所有像素點(diǎn)集合，如圖1所示，矩形框內(nèi)的所有像素點(diǎn)都為中心像素點(diǎn)的鄰域內(nèi)像素點(diǎn)，q為ωp中任一像素點(diǎn)，kp為歸一化因子；iq為像素點(diǎn)q的顏色數(shù)值；

f(q,p)為空間相似度權(quán)重函數(shù)，px，py為當(dāng)前像素點(diǎn)p的坐標(biāo)值；qx，qy為像素點(diǎn)q的坐標(biāo)值；σ1為第一可調(diào)參數(shù)，0.3<σ1<1.8；本實(shí)施例中σ1＝1.4；

g′(q,p)為數(shù)值相似度權(quán)重函數(shù)，ip為當(dāng)前像素點(diǎn)p的顏色數(shù)值，iq為像素點(diǎn)q的顏色數(shù)值；σ′2為第二可調(diào)參數(shù)，1.0<σ′2<4.5；本實(shí)施例中σ′2＝3.0；

表示ωp內(nèi)所有像素點(diǎn)的顏色平均值，n為ωp內(nèi)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)；

b是一個(gè)標(biāo)量，1.0<b<4.0；本實(shí)施例中b＝3.0；

步驟23，重復(fù)步驟22，直到高斯濾波后的圖像中所有像素點(diǎn)都進(jìn)行了雙邊濾波處理，即得到風(fēng)格化后的圖像，如圖3所示。

實(shí)施例2

本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，當(dāng)需要對(duì)圖像進(jìn)行去紋理處理時(shí)，還包括：

步驟3，對(duì)風(fēng)格化后的圖像進(jìn)行經(jīng)典雙邊濾波處理，得到去紋理后的圖像，如圖2所示；

包括：

步驟31，任選風(fēng)格化后的圖像中任一像素點(diǎn)作為當(dāng)前像素點(diǎn)p′；

通過(guò)式(2)對(duì)當(dāng)前像素點(diǎn)p′進(jìn)行雙邊濾波后的顏色輸出結(jié)果jp′：

式(2)中，ωp′為當(dāng)前像素點(diǎn)p′領(lǐng)域內(nèi)的所有像素點(diǎn)集合，q′為ωp′中任一像素點(diǎn)，kp′為歸一化因子；iq′為像素點(diǎn)q′的顏色數(shù)值；

f(q′,p′)為空間相似度權(quán)重函數(shù)，p′x，p′y為當(dāng)前像素點(diǎn)p′的坐標(biāo)值；q′x，q′y為像素點(diǎn)q′的坐標(biāo)值；σ1為第一可調(diào)參數(shù)，0.3<σ1<1.8；本實(shí)施例中σ1＝1.4；

g(q′,p′)為經(jīng)典數(shù)值相似度權(quán)重函數(shù)，ip′為當(dāng)前像素點(diǎn)p′的顏色數(shù)值，iq′為像素點(diǎn)q′的顏色數(shù)值；σ2為經(jīng)典第二可調(diào)參數(shù)，10<σ2<40；本實(shí)施例中σ2＝30.0；

步驟32，重復(fù)步驟22，直到風(fēng)格化后的圖像中所有像素點(diǎn)都進(jìn)行了經(jīng)典雙邊濾波，得到去紋理后的圖像，如圖4所示。