Bilateral Filters(双边滤波算法)原理及实现(一)

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姓名:张右润

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【嵌牛导读】双边滤波是一种非线性滤波器,它可以达到保持边缘、降噪平滑的效果。和其他滤波原理一样,双边滤波也是采用加权平均的方法,用周边像素亮度值的加权平均代表某个像素的强度,所用的加权平均基于高斯分布[1]。最重要的是,双边滤波的权重不仅考虑了像素的欧氏距离(如普通的高斯低通滤波,只考虑了位置对中心像素的影响),还考虑了像素范围域中的辐射差异(例如卷积核中像素与中心像素之间相似程度、颜色强度,深度距离等),在计算中心像素的时候同时考虑这两个权重。

【嵌牛鼻子】数字图像处理 图像滤波

【嵌牛提问】双边滤波和传统滤波相比有哪些好处?

【嵌牛正文】

双边滤波算法原理

双边滤波是一种非线性滤波器,它可以达到保持边缘、降噪平滑的效果。和其他滤波原理一样,双边滤波也是采用加权平均的方法,用周边像素亮度值的加权平均代表某个像素的强度,所用的加权平均基于高斯分布[1]。最重要的是,双边滤波的权重不仅考虑了像素的欧氏距离(如普通的高斯低通滤波,只考虑了位置对中心像素的影响),还考虑了像素范围域中的辐射差异(例如卷积核中像素与中心像素之间相似程度、颜色强度,深度距离等),在计算中心像素的时候同时考虑这两个权重。 公式1a,1b给出了双边滤过的操作,Iq为输入图像,Ipbf为滤波后图像:

mark下双边滤波里的两个权重域的概念:空间域(spatial domain S)和像素范围域(range domain R),这个是它跟高斯滤波等方法的最大不同点。下面是我找到的对比说明,更好地理解双边滤波,首先是高斯滤波的情况:

然后对比再看一下双边滤波的过程:

双边滤波的核函数是空间域核与像素范围域核的综合结果:在图像的平坦区域,像素值变化很小,对应的像素范围域权重接近于1,此时空间域权重起主要作用,相当于进行高斯模糊;在图像的边缘区域,像素值变化很大,像素范围域权重变大,从而保持了边缘的信息。

为了更加形象的说明两个权重的影响,作者还给出了二维图像的直观说明: