CN111179192B - 基于拉盖尔高斯谱的角向周期噪声消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于拉盖尔高斯谱的角向周期噪声消除方法及装置，其中，方法包括：(1)计算含有角向周期噪声图像的拉盖尔高斯谱；(2)使用带阻滤波器滤除所述拉盖尔高斯谱的噪声；(3)将噪声滤除后的拉盖尔高斯谱进行相干叠加，得到复原的图像。本发明可以实现角向周期噪声消除。

Description

基于拉盖尔高斯谱的角向周期噪声消除方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术，尤其涉及一种基于拉盖尔高斯谱的角向周期噪声消除方法及装置。

背景技术

数字图像的噪声主要来源于图像的获取与传输过程。在获取图像的过程中，环境条件如光照温度以及传感器自身的质量是影响图像中噪声数量的主要因素。图像在传输过程中被污染主要是由于传输信道中的干扰，如无线网络传输的图像可能会因为光照或其他大气因素而污染。而空间中的周期噪声是在图像获取期间由由店里或机电干扰产生的。一般的空间周期噪声都是存在于笛卡尔坐标系下的周期噪声，可以通过计算其角谱进行频谱滤波消除。对于存在于方位角方向上的周期噪声，用一般的傅里叶频谱滤波是无法解决的。方位角方向上的加性周期噪声也很常见。例如，当传感器扫描旋转物体成像，由于传感器在工作的过程中受到周期电信号的干扰，那么扫描出的图像就会出现方位角上的周期噪声。如果这个周期噪声的周期足够小且能量足够大，将会图像造成严重污染。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种基于拉盖尔高斯谱(Laguerre-Gaussian，LG)的角向周期噪声消除方法及装置，本发明可以消除图像的角向周期噪声。

技术方案：本发明所述的基于拉盖尔高斯谱的角向周期噪声消除方法包括：

(1)计算含有角向周期噪声图像的拉盖尔高斯谱；

(2)使用带阻滤波器滤除所述拉盖尔高斯谱的噪声；

(3)将噪声滤除后的拉盖尔高斯谱进行相干叠加，得到复原的图像。

进一步的，步骤(1)中计算拉盖尔高斯谱的公式为：

式中，G_p,l表示含有角向周期噪声图像g(r,φ)在角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔高斯谱系数，r为极坐标系的半径，φ为极坐标系的方位角，

是LG_p,l(r,φ)的共轭转置，ω₀为拉盖尔高斯模式的束腰，

为角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔多项式。

进一步的，步骤(3)中相干叠加所采用的公式为：

式中，F_p,l表示噪声滤除后的拉盖尔高斯谱，f(r,φ)表示复原的图像。

本发明所述的基于拉盖尔高斯谱的角向周期噪声消除装置包括：

拉盖尔高斯谱获取模块，用于计算含有角向周期噪声图像的拉盖尔高斯谱；

噪声滤除模块，用于使用带阻滤波器滤除所述拉盖尔高斯谱的噪声；

图像复原模块，用于将噪声滤除后的拉盖尔高斯谱进行相干叠加，得到复原的图像。

进一步的，所述拉盖尔高斯谱获取模块计算拉盖尔高斯谱的公式为：

式中，G_p,l表示含有角向周期噪声图像g(r,φ)在角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔高斯谱系数，r为极坐标系的半径，φ为极坐标系的方位角，

是LG_p,l(r,φ)的共轭转置，ω₀为拉盖尔高斯模式的束腰，

为角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔多项式。

进一步的，所述图像复原模块进行相干叠加所采用的公式为：

式中，F_p,l表示噪声滤除后的拉盖尔高斯谱，f(r,φ)表示复原的图像。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明基于拉盖尔高斯模式对图像的角向周期噪声进行滤除，实现图像的复原。

附图说明

图1是本发明提供的基于拉盖尔高斯谱的角向周期噪声消除方法的流程示意图；

图2是含有角向周期噪声的图像；

图3是拉盖尔高斯模式强度谱，其中，(a)为待处理图像的拉盖尔高斯模式强度谱，(b)为待处理图像的拉盖尔高斯模式相位谱；

图4是采用本发明进行噪声消除后复原的图像。

具体实施方式

本实施例提供了一种基于拉盖尔高斯谱的角向周期噪声消除方法，主要是对用于图像的角向周期噪声消除，如图1所示，包括以下步骤：

(1)计算含有角向周期噪声图像的拉盖尔高斯谱。

假设极坐标系下的原图像为f(r,φ)，极坐标系下的角向周期噪声为n(r,φ)，则含有角向周期噪声图像为：

g(r,φ)＝f(r,φ)+n(r,φ)

式中，r为极坐标系下的半径，φ为极坐标系下的方位角。

对于含有角向周期噪声图像，首先计算其拉盖尔高斯谱，具体计算公式为：

式中，G_p,l表示含有角向周期噪声图像g(r,φ)在角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔高斯谱系数，r为极坐标系的半径，φ为极坐标系的方位角，

是LG_p,l(r,φ)的共轭转置，ω₀为拉盖尔高斯模式的束腰，

为角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔多项式。

(2)使用带阻滤波器滤除所述拉盖尔高斯谱的噪声。

其中，因为g(r,φ)＝f(r,φ)+n(r,φ)，所以，G_p,l＝F_p,l+N_p,l，F_p,l表示原图f(r,φ)角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔高斯谱系数，N_p,l表示噪声n(r,φ)角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔高斯谱系数，因此需要从G_p,l中得到F_p,l，采用带阻滤波器滤除N_p,l即可得到，即带阻滤波器完成F_p,l＝G_p,l-N_p,l。

(3)将噪声滤除后的拉盖尔高斯谱进行相干叠加，得到复原的图像。

其中，相干叠加所采用的公式为：

式中，F_p,l表示噪声滤除后的拉盖尔高斯谱，f(r,φ)表示复原的图像。

本实施例还提供了一种基于拉盖尔高斯谱的角向周期噪声消除装置，包括：

拉盖尔高斯谱计算模块，用于计算含有角向周期噪声图像的拉盖尔高斯谱；

噪声滤除模块，用于使用带阻滤波器滤除所述拉盖尔高斯谱的噪声；

图像复原模块，用于将噪声滤除后的拉盖尔高斯谱进行相干叠加，得到复原的图像。

其中，所述拉盖尔高斯谱计算模块计算拉盖尔高斯谱的公式为：

式中，G_p,l表示含有角向周期噪声图像g(r,φ)在角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔高斯谱系数，r为极坐标系的半径，φ为极坐标系的方位角，

是LG_p,l(r,φ)的共轭转置，ω₀为拉盖尔高斯模式的束腰，

为角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔多项式。

其中，所述图像复原模块进行相干叠加所采用的公式为：

式中，F_p,l表示噪声滤除后的拉盖尔高斯谱，f(r,φ)表示复原的图像。

本装置与上述方法一一对应，未详尽之处请参照方法实施例，不再赘述。

对本发明进行仿真验证，其中，待处理的含有角向周期噪声图像如图2所示，半径有300个像素，每个像素的大小为25μm，自然图像的LG谱是离散的且能量集中在低阶模式处，由于受到了噪声的干扰，待处理图像的LG谱在轨道角动量l＝±150附近的LG模式能量较高，如图3虚线框住部分，谱的范围l为-160到160，p为0到220。最后采用本发明方法进行处理后，复原的图像如图4所示，可以看出，本发明可以实现较好的角向周期噪声消除效果。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (2)

1.一种基于拉盖尔高斯谱的角向周期噪声消除方法，其特征在于该方法包括：

(1)计算含有角向周期噪声图像的拉盖尔高斯谱；公式为：

式中，G_p,l表示含有角向周期噪声图像g(r,φ)在角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔高斯谱系数，r为极坐标系的半径，φ为极坐标系的方位角，

是LG_p,l(r,φ)的共轭转置，ω₀为拉盖尔高斯模式的束腰，

为角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔多项式；(2)使用带阻滤波器滤除所述拉盖尔高斯谱的噪声；

(3)将噪声滤除后的拉盖尔高斯谱进行相干叠加，得到复原的图像；相干叠加所采用的公式为：

式中，F_p,l表示噪声滤除后的拉盖尔高斯谱，f(r,φ)表示复原的图像。

2.一种基于拉盖尔高斯谱的角向周期噪声消除装置，其特征在于包括：

拉盖尔高斯谱获取模块，用于计算含有角向周期噪声图像的拉盖尔高斯谱；计算拉盖尔高斯谱的公式为：

式中，G_p,l表示含有角向周期噪声图像g(r,φ)在角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔高斯谱系数，r为极坐标系的半径，φ为极坐标系的方位角，

是LG_p,l(r,φ)的共轭转置，ω₀为拉盖尔高斯模式的束腰，

为角向指数为l、径向指数为p时的拉盖尔多项式；

噪声滤除模块，用于使用带阻滤波器滤除所述拉盖尔高斯谱的噪声；

图像复原模块，用于将噪声滤除后的拉盖尔高斯谱进行相干叠加，得到复原的图像，相干叠加所采用的公式为：

式中，F_p,l表示噪声滤除后的拉盖尔高斯谱，f(r,φ)表示复原的图像。

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