基于偏微分方程与边缘检测的图像去噪算法
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2 O l 4年 2月
计 算机 工程 与设 计
COM P UTER E NGI NEERI NG AND DE S I GN
Feቤተ መጻሕፍቲ ባይዱb . 2 0 1 4 Vo 1 . 3 5 No . 2
第 3 5 卷
第 2 期
基于偏微分方程 与边缘检测 的 图像去噪 算法
张 帆
( 河 南工程 学 院 计 算机科 学与工程 系 ,河 南 郑 州 4 5 0 0 5 3 )
中图法分类号 : TP 3 9 1
文 献标 识 号 : A 文 章 编 号 :1 0 0 0 7 0 2 4( 2 0 1 4 )0 2 — 0 5 6 2 0 5
P a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n a n d e d g e d e t e c t i o n b a s e d
( P DE)wi t h e d g e d e t e c t i o n i s p r e s e n t e d .Th e f o u r t h - o r d e r P DE i n t r o d u c e d b y Yo u a n d Ka v e h i s e f f e c t i v e f o r i ma g e n o i s e r e mo -
i ma g e d e n o i s i n g a l g o r i t h m
ZH ANG Fa n
( Co mp u t e r S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g De p a r t me n t ,H e n a n I n s t i t u t e o f En g i n e e r i n g,Z h e n g z h o u 4 5 0 0 5 3,Ch i n a ) Ab s t r a c t : To r e mo v e t h e n o i s e a n d p r e s e r v e t h e e d g e i n i ma g e s ,a d e s i g n me t h o d o f c o mb i n i n g p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n
v a l ,b u t i t i s a n i s o t r o p i c f i l t e r a n d i t s e d g e p r e s e r v i n g a b i l i t y i s n o t s a t i s f a c t o r y .I n l i g h t o f t h i s ,t h e e d g e d e t e c t i o n i s i n t r o d u c e d i n t o t h e f o u r t h - - o r d e r P DE f o r i ma g e s r e s t o r a t i o n .S i n c e t h e e d g e d e t e c t i o n b a s e d f o u r t h - o r d e r mo d e l p o s s e s s e s a n i s o t r o p i c p r o p e r — t i e s o v e r t h e i ma g e f e a t u r e s ,i t l e a d s t o i mp r o v e me n t o n n o i s e r e mo v a l a n d e d g e p r e s e r v i n g o v e r t h e o r i g i n a l mo d e 1 .Ex p e r i me n t a l r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e e d g e d e t e c t i o n b a s e d f o u r t h - o r d e r mo d e l i mp r o v e s P S NR a n d MS S I M c o mp a r e d wi t h o r i g i n a l mo d e 1 . Ke y wo r d s :f o u r t h o r d e r p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n;a n i s o t r o p i c d i f f u s i o n;e d g e d e t e c t i o n;i ma g e d e n o i s i n g
摘 要 :为 了有效去 除图像 中的噪 声 ,同时保 留图像 边缘细 节,提 出一种结合 了偏微 分方程 与边缘检 测 的 图像去 噪算 法。 利用了Y o u和 K a v e h 提 出的四阶偏微分方程 ,该模 型可以有 效去 除图像噪 声但 一个各向 同性的扩散滤波 器会使边缘 更加模
糊 。 为 去 除 四 阶模 型 引起 边缘 过 度 平 滑 ,提 出 了基 于 边 缘 检 测 的 四 阶 偏 微 分 方 程 , 新 模 型 通 过 降 低 图 像 在 边 缘 方 向 的 扩
散 ,得 到一个有效的各向异性扩散 模型 ,可 以在去噪 的同时更好地保 护图像的 边缘 特征 。实验 结果表 明,对 比原 始四阶模
型 该 方 法提 高 了得 到 的峰 值 信 噪 比与 平 均 结构 相 似 度 。 关 键 词 :四 阶 偏 微 分 方 程 ;各 向异 性 扩 散 ;边 缘 检 测 ; 图像 去 噪
计 算机 工程 与设 计
COM P UTER E NGI NEERI NG AND DE S I GN
Feቤተ መጻሕፍቲ ባይዱb . 2 0 1 4 Vo 1 . 3 5 No . 2
第 3 5 卷
第 2 期
基于偏微分方程 与边缘检测 的 图像去噪 算法
张 帆
( 河 南工程 学 院 计 算机科 学与工程 系 ,河 南 郑 州 4 5 0 0 5 3 )
中图法分类号 : TP 3 9 1
文 献标 识 号 : A 文 章 编 号 :1 0 0 0 7 0 2 4( 2 0 1 4 )0 2 — 0 5 6 2 0 5
P a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n a n d e d g e d e t e c t i o n b a s e d
( P DE)wi t h e d g e d e t e c t i o n i s p r e s e n t e d .Th e f o u r t h - o r d e r P DE i n t r o d u c e d b y Yo u a n d Ka v e h i s e f f e c t i v e f o r i ma g e n o i s e r e mo -
i ma g e d e n o i s i n g a l g o r i t h m
ZH ANG Fa n
( Co mp u t e r S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g De p a r t me n t ,H e n a n I n s t i t u t e o f En g i n e e r i n g,Z h e n g z h o u 4 5 0 0 5 3,Ch i n a ) Ab s t r a c t : To r e mo v e t h e n o i s e a n d p r e s e r v e t h e e d g e i n i ma g e s ,a d e s i g n me t h o d o f c o mb i n i n g p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n
v a l ,b u t i t i s a n i s o t r o p i c f i l t e r a n d i t s e d g e p r e s e r v i n g a b i l i t y i s n o t s a t i s f a c t o r y .I n l i g h t o f t h i s ,t h e e d g e d e t e c t i o n i s i n t r o d u c e d i n t o t h e f o u r t h - - o r d e r P DE f o r i ma g e s r e s t o r a t i o n .S i n c e t h e e d g e d e t e c t i o n b a s e d f o u r t h - o r d e r mo d e l p o s s e s s e s a n i s o t r o p i c p r o p e r — t i e s o v e r t h e i ma g e f e a t u r e s ,i t l e a d s t o i mp r o v e me n t o n n o i s e r e mo v a l a n d e d g e p r e s e r v i n g o v e r t h e o r i g i n a l mo d e 1 .Ex p e r i me n t a l r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e e d g e d e t e c t i o n b a s e d f o u r t h - o r d e r mo d e l i mp r o v e s P S NR a n d MS S I M c o mp a r e d wi t h o r i g i n a l mo d e 1 . Ke y wo r d s :f o u r t h o r d e r p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n;a n i s o t r o p i c d i f f u s i o n;e d g e d e t e c t i o n;i ma g e d e n o i s i n g
摘 要 :为 了有效去 除图像 中的噪 声 ,同时保 留图像 边缘细 节,提 出一种结合 了偏微 分方程 与边缘检 测 的 图像去 噪算 法。 利用了Y o u和 K a v e h 提 出的四阶偏微分方程 ,该模 型可以有 效去 除图像噪 声但 一个各向 同性的扩散滤波 器会使边缘 更加模
糊 。 为 去 除 四 阶模 型 引起 边缘 过 度 平 滑 ,提 出 了基 于 边 缘 检 测 的 四 阶 偏 微 分 方 程 , 新 模 型 通 过 降 低 图 像 在 边 缘 方 向 的 扩
散 ,得 到一个有效的各向异性扩散 模型 ,可 以在去噪 的同时更好地保 护图像的 边缘 特征 。实验 结果表 明,对 比原 始四阶模
型 该 方 法提 高 了得 到 的峰 值 信 噪 比与 平 均 结构 相 似 度 。 关 键 词 :四 阶 偏 微 分 方 程 ;各 向异 性 扩 散 ;边 缘 检 测 ; 图像 去 噪