本站原创摘 要：针对图像的滤波处理,本文给出了一种新的思路：在采用距离权值滤波算法时,对像素值按照四舍五入的方法取整.通过实验可知,此方法在解决图像处理速度方面是比较实用的.
关 键 词 ：LOG算子；距离权值滤波；二值化；Hough变换
中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 02-0000-02
对于图像边缘的检测,已经有很多学者提出了许多种不同的方法.目前主要有罗伯特（Roberts）、索贝尔（Sobel）、Prewitt、高斯―拉普拉斯（LOG）和坎尼（Canny）边缘算子[1-2].这些算子各有优缺点,其中比较常用的有LOG和Canny算子[3].本文在通过实验对比后,最终选择LOG算子作为本文实验的边缘检测算子.
图像的预处理,在直线的提取中扮演着非常重要的作用.噪声作为图像的一部分,对于直线提取的好坏影响是非常大的.滤波作为处理噪声常用的方法,对于图像的二值化和边缘直线的提取,起着比较重要的作用[4].目前滤波常采用的方法可以分为两类：第一类是空域滤波,主要包括平滑、中值、自适应、均值和锐化滤波；第二类是频域滤波,此类滤波包括的方法有低通、高通、带通和同态滤波[5-6].本文针对以上的滤波方法,提出了一种基于均值滤波的距离权值滤波方法,并对滤波后的像素值进行四舍五入的取整运算,通过实验数据可知,本方法在提高运算速率上是比较明显的.
一、不同边缘检测算子比较
本文通过调用MATLAB R2009b工具箱中的边缘检测算子,并在自己设计的界面中,比较不同算子得到的不同结果,通过对比得到的图像,最终选择LOG算子作为本文的边缘检测算子.其中LOG算子检测图像边缘如图1所示：
(一)LOG边缘检测算子
基本思想：先采用高斯函数对原始图像进行最佳平滑滤波处理,使得噪声受到最大的抑制,然后再对滤波后的图像进行拉普拉斯运算提取边缘,算得的值等于零的点即可认为是该图像的边界点.
LOG运算：
本文采用的高斯函数：
其中,f（x,y）表示图像对应的像素值,g（x,y）为高斯函数,r2等于x2+y2,σ是标准偏差,用来控制对图像的平滑程度.
用拉普拉斯（Laplacian）算子对g（x,y）求方向导数,可得：
LOG算子可以较好地检测图像的边界,但是还是存在两个问题：虚假边界的产生和定位精度的不足.在实际的应用中,要考虑参数σ的选择,针对不同的图像要选择不同的参数,这样才能检测到比较好的边缘.
二、距离权值滤波算法
本文提出的滤波算法,是基于均值滤波的一种距离权值滤波算法.均值滤波算子,在计算一定窗口大小的时,采用的均是权值相等的模板,比如3*3的模板（公式（4））.而本文采用的模板是距离权值的,同样以3*3大小的窗口为例,模板如下（公式（5））.
对于给定的窗口大小,如3*3,设窗口的中心坐标为（i,j）,图像的大小为m行n列,则有2<=i<=m-1,2<=j<=n-1.在利用均值模板计算时,计算过程如下（公式（6））：
而对于距离权值滤波,计算过程如下（公式（7））：
其中,l（x,y）表示的是经过LOG算子计算后对应的像素值,y（x,y）表示经过不同滤波之后得到的像素值.通过两种不同的方法,得到图像处理结果如图2：
在基于MATLAB R2009b,酷睿i3处理器下,通过对两组不同大小的图像进行实验,得到不同滤波方法和程序运行时间的关系如下表1所示：
通过以上数据可以看出,在对图像进行滤波的时候,如果对滤波要求不是很严的话,采用距离权值滤波,按照四舍五入取整的方法,在提高滤波速率,处理较大的图像时,是非常实用的,可以大大的缩短程序运行的时间,成倍的提高速率,让效率达到最大.
三、对滤波图像进行二值化
二值化,就是通过设定一个阈值,将所有的像素值分别与设定的阈值进行比较,通过条件的成立与否,进行不同的赋值.在本文中,阈值设定为30,如果像素值大于30,则对该像素值进行赋新值255,否则,对该像素点赋值0.
通过均值滤波和距离权值四舍五入取整滤波,去噪声的效果是不同的,对两种滤波方式得到的图像进行二值化,结果见图2.
四、基于距离权值的Hough变换
对于直线的提取,Hough变换和SIFT算子是目前运用比较多的,两种方法各有优缺点,SIFT算法需要在各个尺度上进行计算,其时间复杂度是相对较高的,而且经RANSAC算法后得到的有效匹配点数目往往不是很理想.由于本文重点在于提高程序的运行效率,所以采用Hough变换对图像进行直线提取.基于均值滤波和距离权值四舍五入取整滤波后二值化得到的图像,对此图像采用Hough算子提取直线,得到的结果如图3所示：
均值滤波后Hough变换提取直线效果 本文方法滤波后Hough变换提取直线效果
图3
五、结束语
本文所提出的距离权值四舍五入取整滤波的方法,在提高程序的运行速度方面是比较明显的,但是由于滤波效果不太好,从而降低了直线提取的精度和准确度,这是采用距离权值四舍五入取整滤波方法存在的一个最大的问题,有待进一步研究解决.虽然本文的方法问题还是比较多的,但是程序的执行效率也是需要考虑的,对于处理较大的图像时,本文提出的方法还是有一定的参考价值的.