Проколотая окрестность 3´3 содержит 8 пикселей, влияющих на принятие решения. При логической
фильтрации помех решение принимается
после опроса проколотой окрестности для каждого пикселя
следующим
образом:
.
Смысл этого выражения заключается в том, что если все соседние с центральным пиксели голосуют в пользу 0, центральный пиксель устанавливается в 0. Если все соседние пиксели голосуют в пользу 1, центральный пиксель устанавливается в 1. Если соседи не голосуют единогласно, центральный пиксель остается без изменений.
Такая фильтрация хорошо справляется с редкими одиночными (изолированными) пикселями-артефактами, но при более интенсивных шумах данный алгоритм оказывается практически бесполезен, так как изолированные белые и черные шумовые точки встречаются все реже. Для таких случаев требуется более мощное решающее правило.
Медианный фильтр действует следующим образом. Пусть выбрана некоторая
(чаще всего не проколотая) апертура , содержащая
нечетное число
элементов. После опроса
апертуры получаем
– последовательность из
штук нулей и единиц. ППР для
бинарной медианы заключается в том, что мы упорядочиваем элементы
последовательности
ставя сначала нули, а
потом единицы и в качестве значения выхода
выбираем
“средний по номеру” элемент упорядоченной последовательности
, то есть значение стоящее на
месте в упорядоченном списке
значений входных пикселей.
Для бинарного медианного фильтра мы получаем следующее ППР:
Как видно, данный фильтр хорошо справляется со слабой и средней степенью зашумления, однако при дальнейшем увеличении мощности шума фильтр с апертурой 3´3 начинает ошибаться.
Для подавления более интенсивных шумов необходимо использовать медианный фильтр с большими размерами окна фильтрации.
С увеличением размера окна растет способность медианного фильтра подавлять шумовые точки. Однако при слишком больших размерах апертуры очертания объектов оказываются слишком сильно искажены.
Поэтому в каждом конкретном случае фильтры необходимо настраивать в зависимости от наблюдаемой степени искажений характерных размеров наблюдаемых объектов.
Рассмотрим еще раз медиану как правило принятия решения в бинарном оконном фильтре, действующем на изображении в присутствии шума «соль и перец». Легко заметить, что такое правило принятия решения соответствует максимуму апостериорной вероятности в том случае, если
P = q > 0,5.
Действительно, если в среднем инвертирование белых и черных элементов происходит с равной вероятностью (но не более 1/2), то в апертуре будет наблюдаться в среднем больше тех элементов, каких там и было больше до зашумления. Однако это не обязательно так, если вероятность перехода 0®1 больше вероятности перехода 1®0 или наоборот. В этом случае «средняя» ранговая оценка может оказаться неоптимальной.
Правило принятия решения для рангового или процентильного фильтра имеет вид, аналогичный ППР для медианного фильтра.
где –
задаваемое значение, причем
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.