[发明专利]在频率域检测与估计图像显著的强相关方向的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术，特别是一种通过频率域的处理检测与估计图像显著的强相关方向的方法和系统。

背景技术

基于图像最强相关方向的插值方法，广泛应用于数字图像的超分辨分析、图像增强，以及视频序列的去隔行处理等多项技术中。现有的图像边缘检测方法的研究重点，是边缘点的准确定位以及检测方法的抗噪性能，不能给出图像任意像素处的最强相关方向的信息。而现有的图像最强相关方向的计算方法，均是在空域直接进行的，存在不能充分利用待处理像素附近像素的信息，以及抗噪性能差的问题。

现有的边缘检测方法可以大致分为三类：

(1)利用梯度算子的方法：使用预定义的模版，通过在图像平面移动模版，在每一位置计算对应中心像素位置的梯度值，所得的结果是源图像对应的梯度图。梯度算子有Roberts算子、Prewitt算子和Sobel算子等。

(2)LoG算子：使用二阶导数算子来计算图像导数的过零点来获得边缘图。计算过程为：①用一个二维的高斯平滑模版与源图像作卷积；②计算卷积后的图像的Laplace值；③检测Laplace图像的过零点，过零点即为边缘点。

(3)Canny算子：将边缘检测问题转换为检测单位函数极大值的问题来考虑。Canny利用高斯模型，借助图像滤波的概念，指出一个良好的边缘检测算法应该具备三个特性：①低失误率；②高位置精度；③对每个边缘有唯一的响应。以此为基础，Canny提出判定边缘检测算子的三个准则：信噪比准则、定位精度准则和单边缘响应准则。Canny算子的本质是基于二阶导数的算子。

现有的边缘检测算法，给出的是图像中边缘的位置信息。除了边缘上的像素外，并不能提供图像中其他像素处的最强相关方向的任何信息。

而现有的方向插值(directional interpolation)方法和依赖边缘的插值(edge dependent interpolation)方法中所使用的最强相关方向计算方法，虽然具有方法简单、计算开销小的优点，但是对于复杂图像，因为参与运算的像素数目过少，存在抗噪性能差，以及对最强相关方向判断的准确性较差的问题。

经检索，还没有找到在频率域中进行图像最或显著的强相关方向的检测与估计的技术方案。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种通过频率域的处理检测与估计图像显著的强相关方向的方法，采用该方法能够充分利用待处理像素附近的像素信息，从而使得得到的图像最或显著的强相关方向的信息更为准确。

本发明还提供一种通过频率域的处理检测与估计图像显著的强相关方向的系统。

本发明总的技术构思为，通过利用图像块的显著的强相关方向与图像块的频谱信息之间所存在的确定关系，判断图像块内是否存在显著的强相关方向，若是，则给出图像中显著的强相关方向的信息。该构思基于频率域信息检测与估计图像显著的强相关方向的技术措施包括以下步骤：确定待检测的图像块；对该图像块加窗后进行频谱计算，获得图像块的频谱信息；根据该频谱信息中的能量聚集现象及该能量聚集分布的方向特征，确定该图像块中显著的强相关方向的存在，并得到该强相关方向的信息，即：该方向正交于能量聚集分布的方向。

本发明技术方案如下：

通过频率域的处理检测与估计图像显著的强相关方向的方法，其特征在于包含以下步骤：

①确定待处理的图像块的尺寸，对图像块做加二维窗函数的预处理；

②计算加窗后图像块的频谱；

③根据频谱中能量的聚集现象及能量聚集分布的方向特征，检测图像块中心附近的最或显著的强相关方向，估计该方向的角度参数；

④图像块中心附近的最或显著的强相关方向的定性和/或定量输出。

所述待检测的图像块为矩形，该矩形图像块的尺寸为，在一个方向上是M个像素，在另一个方向上是N个像素，且M和N的选择满足：M不大于32；N不大于32。

所述步骤①中的二维窗函数，是任意非负、在当前像素处最大、在图像平面上过当前像素的直线方向上随与当前像素的距离的增大而函数值单调不增的二维函数。

所述步骤①中的对图像块做加二维窗函数的预处理是指：用二维窗函数与图像块相乘；二维窗函数是任意非负、在当前像素处最大、在图像平面上过当前像素的直线方向上随与当前像素的距离的增大而函数值单调不增的二维函数；对于具有隐含周期性的频谱计算方法，可以保证加窗后的频谱主要反映图像块中心附近的频谱特性，防止隐含周期性造成的图像边界处不连续引起的“虚假”频谱特征。