[发明专利]数字匀称方位张量滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字匀称方位张量滤波方法，用于数字信号处理领域。

背景技术

滤波数字信号处理的关键技术之一。目前，针对一维和二维数字信号处理，已经出现大量的滤波方法，如经典的有限长冲激响应(FIR)，无限长冲激响应(IIR)滤波方法等。这类滤波器有一个共同的特点，是基于标量或向量的滤波方法，即用待处理信号局部位置周围邻域的信息线性或非线性地重建该局部位置的信息。随着信号处理技术的发展，将信号表达为更为复杂的张量结构具有很现实的意义，针对张量的滤波处理也变得很有必要。比如在二维彩色图像信号处理中，二维数字滤波的主要思想是用待处理像素及其周边像素的信息重建待处理像素的信息，得到所希望效果的滤波结果，便于人类视觉或微处理机的进一步处理。彩色图像，如RGB、HIS三色图像，是一种矢量图像。先前的处理技术，常见的情况是是将彩色图像转换为亮度图像，然后进行后续的处理，没有充分利用颜色信息，随着微处理器的发展，直接针对彩色图像处理的处理系统越来越常见。彩色图像包含丰富的信息，不适当的处理方法，很容易将不同的信息丢失，不利于人或微处理器的后续处理。对于彩色图像滤波方法，先前存在标量滤波方法和矢量滤波方法两种传统方法。标量滤波方法是对彩色图像的3个分量分别滤波，然后将滤波后的3个分量重新合成新的图像.这种方法没有充分利用彩色图像3个分量之间的有机联系，合成后的新图像将产生原图像没有的颜色.矢量滤波方法是将彩色图像的每个像素作为一个三维矢量处理，结合有序统计方法，矢量间的距离和方向信息能有效地应用于彩色图像的滤波和分析.其中有代表性的是矢量中值滤波器，矢量方向滤波器和方向-距离滤波器.这种方法对高斯噪声滤除效果不理想。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种数字匀称方位张量滤波方法，利用张量能表达丰富信息的能力来表示待处理数字信号的丰富局部结构信息，然后对该局部结构进行带方位的非线性滤波，对信号进行增强的同时将信号的损失降至最低，增强信号处理对噪音信息的鲁棒性，利于对信号的后续处理。

技术方案

从信息表示的角度来看，对于彩色图像丰富的局部结构信息，标量和向量表示都不能完整表达。标量表示只能反映像素大小、区域面积等数量性质；向量能表示大小和方向信息，对距离表示和定位更为方便。而随着技术的发展，已经引入了张量来表示图像局部结构。张量是标量和向量概念的扩充，能够将形状、定位、方向和曲率等几何性质统一编码，便于整体地进行图像处理分析，是一种对彩色图像信息更丰富的数学对象表达方式。随着计算机技术的飞速发展，图像处理领域应用张量分析将越来越常见，因此，将彩色图像表达为张量结构变得非常有现实意义，直接针对张量的滤波将大大提高信号处理对噪音的鲁棒效果，便于图像的后续处理。

本发明的技术特征在于：数字信号通过预处理(1)将局部信息表示为匀称张量；匀称张量通过方位生成(2)得到每个局部位置对应的局部方位信息；局部方位信息控制生成匀称方位滤波内核(3)；匀称张量通过张量卷积滤波(4)得到新的匀称张量。