加权中值滤波器比中值滤波器有什么优势?

信息处理 图像处理 过滤器 非线性
2022-02-12 07:49:37

我找不到加权中值和中值滤波器的任何证据或比较。是的,出现的像素越多,贡献越大,但选择权重函数的标准应该是什么。以及强烈建议使用加权中位数的情况的任何解释。

中值滤波器将像素值替换cp其中 p 是邻域中像素值的中值c

在加权中位数的情况下,有 N个相邻像素,每个像素也有权重。该邻域的加权中位数是像素,其中[I1,I2,..,IN]kthki=1kwi12i=1Nwi

3个回答

在 1D 中,您应该记住,中值最小化绝对值之和(范数): 您会发现答案(仅在一维中)是奇数个样本的的中心值,以及偶数个样本的两个中心值之间的任何值(传统上是它们的平均值)。m^1

m^=argmink=1k|xkm|.
xk

对我来说,加权中位数归结为: 就像加权平均最小化 (范数): 在我使用的定义中,让标准中位数是,唯一地基于排名。然后,您可以采用整数权重,例如他们旨在限制中位数的纯粹排名效应,并引入一些空间化或“重新聚焦的位置”。加权中位数将包括复制/三重复制/ -复制关于权重及其各自位置的初始值:

m^w=argmink=1kwi|xkm|,
M^2
M^=argmink=1kwi|xkM|2.
x=[1,2,3,2,4]2w=[1,2,5,2,1]nxw=[1,2,2,3,3,3,3,3,2,2,4]并取新数据的中位数:该定义扩展到有理权重和实数权重(可能是复杂的)。3

图像中加权中位数的优势主要有两个,因为您可以使用恢复中位数:wk=1

  1. 通过更好地将中值围绕方形窗口的中心像素居中(如果掩码中的权重是金字塔状的形状),可以恢复传统中值中不存在的一些空间化,这会产生“移动边缘”。从上面的例子中可以明显看出:中位数选择,但加权答案作为中心边缘,将是更好的选择,23
  2. 允许负权重,不仅可以更好地模拟平滑过滤器(正权重),还可以更好地模拟“类似中值导数”的过滤器。

我的来源之一是Mitra 和 Sicuranza 的非线性图像处理

所以加权中位数总是“更好”,因为更通用,只要你能找到一个整洁的加权。最近,金字塔形状(以正方形的中心像素为中心)应该比平面蒙版更好。例如,根据帕斯卡三角系数进行加权。

维中真实中位数的概念比上述过程更复杂,因为在 2D 中没有“自然排序”(与某些操作兼容),并且需要优化。n

加权是控制每个像素的重要性的常用方法。换言之,人们可能需要或期望不同像素的不同重要性。然后,通过考虑权重来估计 50% 的百分位数。不是平等对待每个像素,而是调整排序函数以考虑权重。

想象一下,我们要处理图像中邻域这个局部窗口的半径是该位置的像素数为对于每个邻居,权重是相关联的。加权的典型选择是特征图的亲,可以是任何特征,但一般选择强度、颜色等。所以我们写pIR(p)Rr(2r+1)2qR(p)wpqpqf

wpq=g(f(p),f(q))

的合理选择是高斯函数(对亲和力度量的普遍偏好):g

g=exp(f(p)f(q)σ2)

加权中位数的操作如下:

p=mink stq=1kwpq12q=1nwpq

这意味着对于中点之前的所有像素,总和大约是所有权重总和的一半。p

如果您对噪声的行为有一定的了解(例如,您的图像中通常有垂直条纹,而不是椒盐噪声),您可以调整像素权重,以便您更喜欢使用被过滤像素侧面的像素比上面和下面的更多。

同样根据图像,您还可以减少远离窗口中心的像素的影响。如果您有像素,这对于像成像器这样的东西很有用

1 2 3

4 5 6

7 8 9

并且每个像素代表一个 10 x 10 平方米,您可能希望像素 1,3,7,9 的权重低于 2,4,6,8,因为它们距离像素 5 中成像的区域更远。在这种情况下,如果有垂直条纹,你会降低像素 2 和 8 的重量。