Eksperymentalne porównanie filtrów medianowych do usuwania szumów impulsowych z obrazów barwnych

Abstract

The median filter is a classic tool for impulse noise attenuation. Unfortunately, there is no natural ordering in vector spaces and thus the median definition for, e.g., pixels in RGR color space requires a change. The first generalization of the median filter into vector spaces was VMF filter (1990). In the following years, many alternatives have been proposed, offering often better image restoration quality. In this work we extensively compare known filtering algorithms, taking into account both their image restoration accuracy and filtering speed. Additionally, we analyze the effectiveness of several filters on so-called microimages, i.e., small excerpts from real images. Also, we introduce the concept of using the directional metric as a decision criterion in several existing filters.

Klasycznym narzędziem do usuwania szumu impulsowego z obrazów szarych jest filtr medianowy. Niestety, w przestrzeniach wektorowych nie istnieje naturalny porządek elementów, a zatem definicja mediany w odniesieniu do pikseli reprezentowanych np. w przestrzeni barw RGB musi być zmieniona. Pierwszym uogólnieniem filtru medianowego na przestrzenie wektorowe był filtr VMF (1990). W następnych latach pojawiło się wiele propozycji filtrów o niejednokrotnie wyższej jakości rekonstrukcji zaszumionego obrazu niż filtr VMF. W niniejszej pracy dokonujemy obszernego porównania algorytmów znanych z literatury przy różnym stopniu zaszumienia kilku obrazów, badając także wpływ metryki na jakość i szybkość filtracji. Dodatkowo analizujemy skuteczność filtrów na tzw. mikroobrazkach, czyli małych fragmentach rzeczywistych obrazów. Nowym elementem w pracy jest wprowadzenie metryki kierunkowej jako kryterium podejmowania decyzji w istniejących już filtrach.