圖像濾波方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種使用引導(dǎo)圖像濾波器對圖像進(jìn)行濾波的方法和裝置(20)。濾波器(22)使用引導(dǎo)圖像計(jì)算濾波輸出。為了計(jì)算(13)濾波輸出，考慮與濾波器輸入相關(guān)聯(lián)的置信值。使用所述置信值來執(zhí)行置信加權(quán)平均。
【專利說明】圖像濾波方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種圖像濾波方法和裝置，更具體地，涉及一種使用引導(dǎo)圖像濾波器 對圖像進(jìn)行濾波的方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，開發(fā)了一種所謂的引導(dǎo)圖像濾波器作為邊緣保持平滑濾波器。參照He等 人的："Guided Image Filtering，'，Proceedings of the Ilth European conference on Computer vision(ECCV' 10) (2010)，第1-14頁。除了輸入要濾波的數(shù)據(jù)之外，引導(dǎo)圖 像濾波器還提供對驅(qū)動(dòng)濾波處理的引導(dǎo)圖像的另一輸入。已證實(shí)引導(dǎo)圖像濾波器在包括 alpha 樞圖（alpha matting)(參照 He 等人的："A Global Sampling Method for Alpha Matting，',Proceedings of the 2011 IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition(CVP!T 11)(2011),第2049-2056頁）等的廣泛的應(yīng)用中是有效的。引導(dǎo)圖 像濾波器具有一些關(guān)鍵特性和優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于保持濾波器輸入中的細(xì)節(jié)。另一優(yōu)點(diǎn) 在于與類似濾波器相比，濾波輸出具有更高質(zhì)量。例如，引導(dǎo)圖像濾波器不像雙邊濾波器那 樣存在梯度反轉(zhuǎn)偽像（gradient reversal artifacts)(參照 Tomasi 等人的："Bilateral Filtering for gray and color images，',Proceedings of the 1998 IEEE International Conference on Computer Vision(ICCV) (1998)，第 839-846 頁）。最后，引導(dǎo)圖像濾波器 支持極為高效的實(shí)現(xiàn)方式。引導(dǎo)圖像濾波器的復(fù)雜度是〇(n)，其中η表示圖像中的像素?cái)?shù) 量。應(yīng)注意，這意味著計(jì)算復(fù)雜度不依賴于所選的濾波器內(nèi)核的大小。其它的邊緣保持平 滑濾波器不具有這種特性。
[0003] 在 Jachalsky 等人的 "Confidence evaluation for robust，fast-converging disparity map refinement"，2010 IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME) (2010)，第 1399-1404 頁中，公開了 置信感知雙邊濾波器（confidence-aware Bilateral Filter)。除了潛在的梯度反轉(zhuǎn)偽像之外，該濾波器還存在計(jì)算復(fù)雜度的問題， 尤其是對于較大的內(nèi)核尺寸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 因此，本發(fā)明的目的在于提出一種使用引導(dǎo)圖像對圖像進(jìn)行濾波的改進(jìn)的解決方 案。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明，通過一種使用引導(dǎo)圖像濾波器對圖像進(jìn)行濾波的方法來實(shí)現(xiàn)上述目 標(biāo)，其中使用引導(dǎo)圖像計(jì)算濾波輸出?？紤]與濾波器輸入相關(guān)聯(lián)的置信值，以計(jì)算濾波輸 出。
[0006] 相應(yīng)地，一種配置為使用引導(dǎo)圖像濾波器對圖像進(jìn)行濾波的裝置包括：濾波器，配 置為使用引導(dǎo)圖像計(jì)算濾波輸出，還配置為考慮與濾波器輸入相關(guān)聯(lián)的置信值，以計(jì)算濾 波輸出。
[0007] 類似地，一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中存儲(chǔ)有指令，所述指令能夠?qū)崿F(xiàn)使用引導(dǎo) 圖像濾波器對圖像進(jìn)行濾波，當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，所述指令使計(jì)算機(jī)使用引導(dǎo)圖像計(jì)算濾 波輸出，其中考慮到與濾波器輸入相關(guān)聯(lián)的置信值，以計(jì)算濾波輸出。
[0008] 在許多應(yīng)用中，置信圖與要濾波的數(shù)據(jù)共存。置信值提供了對輸入數(shù)據(jù)中的元素 的所認(rèn)為的可靠程度的度量。本發(fā)明所提出的解決方案將標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)圖像濾波器擴(kuò)展為利用 這種置信信息。因此，通過利用與濾波器輸入相關(guān)聯(lián)的置信數(shù)據(jù)，改善了引導(dǎo)圖像濾波器的 輸出質(zhì)量。尤其是，這一目的的實(shí)現(xiàn)并未以犧牲引導(dǎo)圖像濾波器的〇(n)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度為代 價(jià)。
[0009] 引導(dǎo)圖像濾波器的一個(gè)要素是線性回歸分析。根據(jù)本發(fā)明，在將置信值作為權(quán)重 的情況下，采用了加權(quán)的線性回歸，即，提出了一種置信感知引導(dǎo)圖像濾波器。
[0010] 由于引導(dǎo)圖像濾波器是能夠保持濾波器輸入中的細(xì)節(jié)的平滑濾波器，引導(dǎo)圖像濾 波器可應(yīng)用于多種應(yīng)用。置信感知引導(dǎo)圖像濾波器有助于要對與置信值共存的噪聲數(shù)據(jù)進(jìn) 行平滑的任何應(yīng)用，例如，alpha ( α )摳圖、視差估計(jì)、著色、光流等。本發(fā)明所提出的擴(kuò)展引 導(dǎo)圖像濾波器能夠以最小的計(jì)算開銷顯著改善最終濾波器輸出的質(zhì)量，并同時(shí)保持其O(H) 復(fù)雜度。
[0011] 在alpha摳圖的情況下，對于由WWW. alphamatting, com提供的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，與 標(biāo)準(zhǔn)版本的濾波器相比，本發(fā)明所提出的置信感知引導(dǎo)圖像濾波器平均可以將所產(chǎn)生的 alpha摳圖的質(zhì)量（SAD)改善大約28%。
[0012] 與Jachalsky等人提出的置信感知聯(lián)合雙邊濾波器相比，置信感知引導(dǎo)圖像濾波 器提供了更高的輸出質(zhì)量。
[0013] 由于計(jì)算復(fù)雜度和存儲(chǔ)需求較低，置信感知引導(dǎo)圖像濾波器完全適用于移動(dòng)設(shè) 備。
[0014] 為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)將參考附圖在以下描述中更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。應(yīng)理 解，本發(fā)明不限于這種示例實(shí)施例，還可以在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍 內(nèi)，適當(dāng)?shù)亟M合和/或修改具體的特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的使用引導(dǎo)圖像濾波器對圖像進(jìn)行濾波的方法； 以及
[0016] 圖2示出了適用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的使用引導(dǎo)圖像濾波器對圖像進(jìn)行濾波的解 決方案的裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下文中，描述了引導(dǎo)圖像濾波器的兩個(gè)示例實(shí)施方式。在引導(dǎo)圖像濾波器的一個(gè) 公式中（經(jīng)典濾波器公式），將濾波器輸出q用公式表示為其相鄰像素的加權(quán)平均：

【權(quán)利要求】
1. 一種使用引導(dǎo)圖像濾波器對圖像進(jìn)行濾波的方法，其中使用引導(dǎo)圖像計(jì)算濾波輸 出，其特征在于考慮與濾波器輸入相關(guān)聯(lián)的置信值，W計(jì)算（13)濾波輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算濾波輸出包括；引導(dǎo)圖像在窗口中的變換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述變換是線性變換。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中計(jì)算濾波輸出包括；根據(jù)與濾波器輸入值相 關(guān)聯(lián)的置信值，計(jì)算對殘差進(jìn)行加權(quán)的回歸線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2到4之一所述的方法，其中使用各窗口的系數(shù)的置信加權(quán)平均，計(jì)算 濾波輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2到5之一所述的方法，其中根據(jù)窗口的窗口置信，對所述窗口的貢獻(xiàn) 進(jìn)行加權(quán)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中窗口置信是所述窗口內(nèi)置信值的總和或平均值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2到4之一所述的方法，其中根據(jù)窗口的中也像素的置信，對所述窗口 的貢獻(xiàn)進(jìn)行加權(quán)。
9. 一種配置為使用引導(dǎo)圖像濾波器對圖像進(jìn)行濾波的裝置（20)，所述裝置包括：濾波 器（22)，配置為使用引導(dǎo)圖像計(jì)算濾波輸出，其特征在于：所述濾波器（22)配置為考慮與 引導(dǎo)圖像相關(guān)聯(lián)的置信值，W計(jì)算（13)濾波輸出。
10. -種在其中存儲(chǔ)有指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令能夠?qū)崿F(xiàn)使用引導(dǎo)圖像 濾波器對圖像進(jìn)行濾波，當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，所述指令使計(jì)算機(jī)使用引導(dǎo)圖像計(jì)算濾波輸 出，其特征在于：考慮與濾波器輸入相關(guān)聯(lián)的置信值，W計(jì)算（13)濾波輸出。
【文檔編號(hào)】G06T5/50GK104463819SQ201410436967
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月20日
【發(fā)明者】約布斯特·霍倫特魯, 馬庫斯·施洛瑟 申請人:湯姆遜許可公司