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noise3:Is large improvement in efficiency of impulsive noise removal in color images still possible?

Python 更新时间: 发布时间: IT归档 最新发布 模块sitemap 名妆网 法律咨询 聚返吧 英语巴士网 伯小乐 网商动力

noise3:Is large improvement in efficiency of impulsive noise removal in color images still possible?

1.Is large improvement in efficiency of impulsive noise removal in color images still possible?
(2020)

1)该篇文章总结了最近几年来关于impulsive noise removal的方法,以及对这些方法进行了评估。

一个通用的框架如图所示,首先进行噪声检测,然后进行噪声像素的替换,这两个模块分别成为Detectors 和Estimators
Detector方法如下:

Estimators如下:

2)Detectors 的表现

利用 ACC 和F1-score两个指标进行评价:

测试的数据集:Training Image Set | Kaggle
https://www.kaggle.com/
lmalinski/impulsive-noise-removal.
测试的结果如下: CNND表现最好,然后是GDPD,FASTD,FPGD

这里groud truth可以通过噪声图与原图比较得到随机的噪声图。
后面会简单介绍一下这几个方法

3)Estimator 表现

评价指标是PSNR和MSE

PSNR结果如下:RE表示参考的Estimator, 其他数据是相对与RE的
CNNE表现最好,然后是IPNE和DCTE

4)可视化结果:下面是detector使用CNND,与各种estimator 结合得到的结果

5)相关算法介绍, 前面对各种方法评估可知

Detector : CNND表现最好,然后是GDPD,FASTD,FPGD
Estimator :CNNE表现最好,然后是IPNE和DCTE

6) FPGD: Fast averaging peer group filter for the impulsive noise removal in color images(2015)

分为两个环节: 检测和替换
第一部分计算局部窗口的中心像素对其邻域的隶属度
第二部分采用加权平均滤波器(weighted Average Filter, WAF)来替换被归类为异常值的像
素。

A.

具体来说,如下图, x1是窗口的中心像素,然后计算close neighbors,(如果两点的欧式距离 < d, 则是close neighbors。

Close neighbors的个数就是 peer group, 表示的是该点与周围点的相似度

B.如果m<=1, 该像素被判断为 噪声pixel, 需要被替换

替换的方法是 weighted average filter(WAF)
用周围点进行插值得到,周围点的weight由下式得到,m越小,说明该邻域点可能是噪声,因此weight越小。这里的gamma是一个大于0的参数

然后插值后的结果:

C.参数

第一个参数是d,d用来判断是否是close neighbor, 如果d过大,则邻域点都是close neighbor,d过小,则周围没有点是close neighbor。如下图,分别为d=0.1和d=0.2
d=0.2时,每个像素都会得到更多的close neighbor, 即m会比较大。因此noise pixel的检测标准会降低,在d=0.1时判断为noise pixel的(比如m<=1)像素,在d=0.2时不会被检测为noise pixel.


第二个 gamma 参数,用于调节 weight, 如果gamma 在0-1范围内,m的差异会被压缩,
如果gamma > 1, m的差异会被放大。
比如 ,两个m分别为 2, 4,gamma=2时变为4, 16, 差异变为4倍。

关于参数的一些选择,作者进行了相关的实验,实验不同的参数组合对 结果的影响,每个图像可能会是不同的参数,但总体来说,最后的参数在一定范围内。

不同的噪声水平,使用不同的参数。

7)GDPD:Impulsive Noise Removal in Color Digital Images

Based on the Concept of Digital Paths

A.中心像素与窗口边缘的像素形成一条路径,中心像素与该路径上其他点的距离之和,可以表示该像素的脉冲噪声强度(与路径上其他点的不相似程度)

下图为半径为2的窗口的一些路径,每个颜色表示一条路(加上中间灰色pixel)

根据路径计算该点 的 不 相似度 C

定义所有路径中最小的C为该中心点的脉冲噪声强度 , 该方法可以检测聚在一起的 噪声,而且很好的保留边,原因如下
有图会有练成边的路径因此C很小,但是左图只是有一簇9,计算的C会很大,会被判别为噪声。

具体检测过程如下: 首先计算每个点的噪声强度得到c,放大噪声强度更好的显示如图d,
形态学操作排除纹理的影响得到如图e,防止纹理被检测为噪声。f图是d-e表示纹理
这里的形态学操作是top-hat

B 以上就是估计噪声强度的方法,如何进行像素替换呢?

首先根据下面的公式进行一个加权平均操作,权重受到 检测的噪声强度影响。
这里对图像每个像素都进行了处理。可以看出这个方法没有首先把pixel分为noise和noise-free,而是整合在一起。

加权平均后会得到一个比较模糊的图如下图(d),然后最后一步是一个fusion操作,噪声强度大的pixel用估计的y, 噪声强度小的pixel 用原图x.最终结果如下图(e)

8 ) CNN的方法

Deep Learning Based Switching Filter for Impulsive
Noise Removal in Color Images(2020,IDCNN)
Beyond a Gaussian Denoiser: Residual Learning of Deep
CNN for Image Denoising. (DnCNN,2017, 这篇更通用一些)
这篇文章简单清晰好懂,首先利用深度学习预测噪点,然后利用传统方法替换噪声值


看上面两个图应该就大概清楚了。像素替换利用的是一个自适应均值滤波方法
窗口内有 clean pixel,就用pixel的均值替换,否则扩大窗口

9)CNNE表现最好,然后是IPNE和DCTE

Learning Deep CNN Denoiser Prior for Image Restoration; 2017. 这篇是深度学习方法,这里不做介绍。
D’Errico J. Inpaint nans. MATLAB Central File Exchange. 2004.这个matlab程序效果不错,原理还不太清楚,找不到相关paper参考, 如果有大佬比较懂的话,非常期待给我科普一下。

A three-dimensional gap filling method for large geo-
physical datasets: Application to global satellite soil moisture observations.
一个DCT的方法:关于DCThttps://blog.csdn.net/yanceyxin/article/details/82080242
效果不错,与IPNE接近。
未完待续吧。粗略的一些介绍。

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