Технологическая автоматизация

Методы цифровых технологий

Медианный фильтр

x*=med(y1, y2,…, yn) (1.1)

Рассмотрим пример. Предположим, что выборка имеет вид: Y={136,110,99,45,250,55,158,104,75}, а элемент 250, расположенный в ее центре, соответствует текущей точке фильтрации (i1, i2) (рис. 1.1). Большое значение яркости в этой точке кадра может быть результатом воздействия импульсной (точечной) помехи. Упорядоченная по возрастанию выборка имеет при этом вид {45,55,75,99,104,110,136,158,250}, следовательно, в соответствии с процедурой (1.1), получаем x*=med(y1, y2,…, y9)=104. Видим, что влияние “соседей” на результат фильтрации в текущей точке привело к “игнорированию” импульсного выброса яркости, что следует рассматривать как эффект фильтрации. Если импульсная помеха не является точечной, а покрывает некоторую локальную область, то она также может быть подавлена. Это произойдет, если размер этой локальной области будет меньше, чем половина размера апертуры МФ. Поэтому для подавления импульсных помех, поражающих локальные участки изображения, следует увеличивать размеры апертуры МФ

Из (1.1) следует, что действие МФ состоит в “игнорировании” экстремальных значений входной выборки - как положительных, так и отрицательных выбросов. Такой принцип подавления помехи может быть применен и для ослабления шума на изображении. Однако исследование подавления шума при помощи медианной фильтрации показывает, что ее эффективность при решении этой задачи ниже, чем у линейной фильтрации.

Результаты экспериментов, иллюстрирующие работу МФ, приведены на рис. 1.2. В экспериментах применялся МФ, имеющий квадратную апертуру со стороной равной 3. В левом ряду представлены изображения, искаженные помехой, в правом - результаты их медианной фильтрации. На рис. 1.2 а и рис. 1.2.в показано исходное изображение, искаженное импульсной помехой. При ее наложении использовался датчик случайных чисел с равномерным на интервале законом распределения, вырабатывающий во всех точках кадра независимые случайные числа. Интенсивность помехи задавалась вероятностью p ее возникновения в каждой точке. Если для случайного числа ni1i2, сформированного в точке (i1, i2), выполнялось условие ni1i2<p, то яркость изображения xi1i2 в этой точке замещалась числом 255, соответствующим максимальной яркости (уровню белого). На рис. 1.2.а действием импульсной помехи искажено 5 % (p=0.05), а на рис. 3.11.в - 10 % элементов изображения. Результаты обработки говорят о практически полном подавлении помехи в первом случае и о ее значительном ослаблении во втором

а)б)

в)г)

д)е)

Рис. 1.2. Примеры медианной фильтрации

Рис. 1.2.д показывает изображение, искаженное независимым гауссовским шумом при отношении сигнал/шум q2=-5 дБ, а рис. 1.2.е - результат его фильтрации медианным фильтром. Условия данного эксперимента позволяют сравнивать его результаты с результатами рассмотренной выше линейной фильтрации. В таблице 1.1 приведены данные, дающие возможность такого сравнения. Для различных методов фильтрации в этой таблице приводятся значения относительного среднего квадрата ошибок δ2 и коэффициента ослабления шума γ для случая, когда отношение сигнал/шум на входе фильтра составляет -5 дБ.

Табл.1.1. Сравнение эффективности подавления шума при фильтрации изображений, q2=-5 дБ

масочный фильтр с оптимальн. КИХ

масочный фильтр с равномерн. КИХ

двумерный рекуррентн. фильтр

двумерный фильтр Винера

медианный фильтр

δ2

0.309

0.395

0.29

0.186

0.539

γ

10.2

8.0

10.9

17.0

5.86

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другие статьи по теме:

Графен в электронике сегодня и завтра Графен был экспериментально обнаружен в 2004 г. двумя английскими учеными российского происхождения - Андреем Геймом и Константином Новосёловым, за что они вскоре получили Нобелевскую п ...

Технические средства, применяемые в деловом общении В деловом мире в условиях обострения конкуренции деловое общение становится важным фактором, определяющим успех деятельности не только отдельного человека, но подчас и целой фирмы ...

Зоновая РРЛ прямой видимости Рязань-Ряжск канал профиль интервал Радиорелейные линии занимают прочное место в сети связи РФ. Они широко используются для передачи сигналов многоканальной телефонии, телевидения, звукового вещания, ...