[发明专利]用于多分辨率图像滤波的金字塔式分解

说明书

本发明涉及电子系统领域，具体地，涉及以多个分辨率对图像滤波 的图像处理方法和系统。

如在Peter J.Burt和Edward H.Adelson的“The Laplacian Pyramid as a Compact Image Code”，IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS，VOL.COM-31，NO.4，1983年4月中给出的，“The Laplacian Pyramid(拉普拉斯金字塔)”通常被使用于有效地编码和发送 图像，且允许以选择的分辨率水平下载图像，使得带宽利用最佳化。

图1显示用于编码图像和随后解码该图像的拉普拉斯金字塔的操 作。在110，图像信号101被下采样或被限带，以产生滤波的信号111。 这个滤波的信号111例如是图像101的2∶1减小，因此是图像101的一 半尺寸和一半分辨率。在115，这个滤波的信号111被上采样，以产生 完全尺寸的图像116，但是是以减小的分辨率。减法器140从原始图像 101中减去减小分辨率的图像116，以产生输出信号141。这个输出信号 141包括在该减小分辨率的图像116缺少的高频成分或高分辨率细节， 因此是输入信号101的高通滤波的版本。也就是，拉普拉斯金字塔的第 一级11把输入图像101分离成低通滤波的分量111和它的高通滤波的分 量141。特别要指出，分量111和141包含足够的信息来精确地重新创 建图像101。

下一级12类似地把图像111分离成图像111的低通滤波的、即较低 分辨率的图像121和高通滤波的成分、即在较低分辨率图像121缺少的 较高分辨率细节。同样地，每个随后级提供先前级图像到较低分辨率图 像和较低分辨率图像中缺乏的较高分辨率细节的分离。

最后级13的最低分辨率图像131和每个较高分辨率细节 161，...，151，141包含对于重现原始图像101所需要的所有信息。

图像101的接收机/重组合器在图1上被显示为部件170-195。加法 器170把较高分辨率细节161加到最低分辨率图像131的上采样175副 本，以产生等于最后级13的输入图像129的图像171。把下一较高分辨 率细节加到这个图像171的上采样副本，将产生一个图像，其等于高于 最后级13的水平的输入图像。以这种方式继续，图像181相应于图像 111，以及输出图像191相应于图像101。因此，把最低分辨率的图像131 和每个高通滤波的成分161，...，151，141传送到接收机，允许接收机完全 重现原始图像101.另外，如果图像131和成分161，...，151，141顺序地 传送，则接收机可以在任何时间终结传输，且仅仅产生原始图像101的 较低分辨率副本171，...，181。

传统上，每个逐步更小的下采样图像111，121，...，131被称为“高斯 金字塔”图像，以及高通滤波的成分141，151，...，161被称为“拉普拉斯金 字塔”图像。由于图像被低通滤波，所以诸如边缘那样的陡峭改变被柔和 化。换句话说，拉普拉斯图像通常包含有关诸如边缘那样的特性和其它 特性的细节。

图像增强技术常常致力于改进图像的锐度。因为拉普拉斯金字塔逐 步分离边缘的细节和其它特性，所以拉普拉斯图像常常被使用来提供图 像增强，特别是在医学图像诊断领域。

2001年1月9日授予Aach等的美国专利6173084，“NOISE REDUCTION IN AN IMAGE”，教导根据较低分辨率的拉普拉斯图像的内容 来滤波拉普拉斯图像，该专利在此引用以供参考。通常，陡边缘在拉普 拉斯金字塔的许多或所有的级别上产生高频成分，而噪声通常只通过一 个或几个级别来产生高频成分。通过在拉普拉斯图像的多个级别上进行 滤波，边缘特性被增强，且噪声影响被平滑。