사회가 고도의 디지털 정보화 시대로 발전함에 따라 영상복원 등 디지털 영상처리 기술분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 임펄스 잡음에 훼손된 영상을 복원하는데 대표적인 방법은 SM(Standard Median) 필터가 있지만, SM 필터는 에지영역에서 오류를 나타내어 영상의 품질을 저하시킨다. 본 논문에서는 임펄스 잡음환경에서 훼손된 영상을 복원하기 위해 화소를 중심으로 하여 이중 마스크를 취하는 변형된 메디안 필터알고리즘을 제안하였다. 이중 마스크를 취함에 따라 제안한 방법은 우수한 잡음제거 및 에지보존 특성을 나타내었고 영상의 화질을 개선하였다.
사회가 고도의 디지털 정보화 시대로 발전함에 따라 영상복원 등 디지털 영상처리 기술분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 임펄스 잡음에 훼손된 영상을 복원하는데 대표적인 방법은 SM(Standard Median) 필터가 있지만, SM 필터는 에지영역에서 오류를 나타내어 영상의 품질을 저하시킨다. 본 논문에서는 임펄스 잡음환경에서 훼손된 영상을 복원하기 위해 화소를 중심으로 하여 이중 마스크를 취하는 변형된 메디안 필터 알고리즘을 제안하였다. 이중 마스크를 취함에 따라 제안한 방법은 우수한 잡음제거 및 에지보존 특성을 나타내었고 영상의 화질을 개선하였다.
As the technology of the digital information age has developed rapidly, lots of research has been done on the digital image processing techniques, such as the image restoration. However, the SM(Standard Median) filter is a typical method of recovering the image which are corrupted by the impulse noi...
As the technology of the digital information age has developed rapidly, lots of research has been done on the digital image processing techniques, such as the image restoration. However, the SM(Standard Median) filter is a typical method of recovering the image which are corrupted by the impulse noise, this method will also reduce the quality of image by generating an error in the edge region. In this paper, in order to restore the corrupted images in the impulse noise environment, a modified median filter algorithm is proposed, which uses the pixels as the center and takes double mask. By using the double mask, we are succeeded in acquiring the excellent performance on noise-canceling, edge preservation, and also in improving the quality of image.
As the technology of the digital information age has developed rapidly, lots of research has been done on the digital image processing techniques, such as the image restoration. However, the SM(Standard Median) filter is a typical method of recovering the image which are corrupted by the impulse noise, this method will also reduce the quality of image by generating an error in the edge region. In this paper, in order to restore the corrupted images in the impulse noise environment, a modified median filter algorithm is proposed, which uses the pixels as the center and takes double mask. By using the double mask, we are succeeded in acquiring the excellent performance on noise-canceling, edge preservation, and also in improving the quality of image.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 임펄스 잡음을 효과적으로 제거하기 위하여, 변형된 메디안 필터 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘은 잡음검출과 잡음제거 두 개 부분으로 구성되며 잡음신호에 대해서는 필터처리를 하고 비잡음 신호는 그대로 출력한다.
따라서 본 논문에서는 임펄스 잡음을 효과적으로 제거하기 위하여, 변형된 메디안 필터 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘은 잡음검출과 잡음제거 두 개 부분으로 구성되며 잡음신호에 대해서는 필터처리를 하고 비잡음 신호는 그대로 출력한다.
본 논문에서는 임펄스 잡음제거를 위한 변형된 메디안 필터 알고리즘을 제안하였다. 시뮬레이션 결과로부터, 제안한 방법은 기존의 방법들에 비해 잡음제거에서 우수한 특성을 나타내었다.
제안 방법
본 논문에서는 제안된 알고리즘의 잡음제거 성능을 평가하기위해, 512⨉512 크기의 8 비트 그레이 영상 Girl 과 Peppers에 대해 10%-70%의 임펄스 노이즈를 첨가한 후 시뮬레이션 하였다. 또한 영상이 개선된 정도를 가늠하기 위하여 PSNR(peak signal noise ratio)을 구하여 제안한 방법과 크기가 3⨉3인 마스크를 적용한 기존의 잡음제거방법인 MF, AF, CWMF 등 방법들과 성능을 비교하였다.
본 논문에서는 임펄스 잡음을 효과적으로 제거하기 위하여, 변형된 메디안 필터 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 잡음판단과 잡음제거 두 부분으로 나누며, 비잡음 신호는 그대로 출력하고 잡음신호는 필터 처리를 한다.
제안된 필터는 임펄스 잡음을 제거함에 있어서 우선 잡음을 판단하고 잡음이 아닌 경우 원래 값을 그대로 출력하고 잡음이면 필터 처리한다.
데이터처리
그림2와 그림3은 각각 Peppers 영상과 Girl 영상의 시뮬레이션 결과이고 AF 필터, MF 필터, CWMF 필터와 비교하였다. 그림 2와 그림 3에서 (a)는 원영상이고 (b)는 임펄스 잡음에 의해 훼손된 영상(P=40%)이며 (c)는 AF 필터 처리결과 이고 (d)는 CWMF 필터처리 결과이다.
또한 영상이 개선된 정도를 가늠하기 위하여 PSNR(peak signal noise ratio)을 구하여 제안한 방법과 크기가 3⨉3인 마스크를 적용한 기존의 잡음제거방법인 MF, AF, CWMF 등 방법들과 성능을 비교하였다.
성능/효과
이 알고리즘은 잡음검출과 잡음제거 두 개 부분으로 구성되며 잡음신호에 대해서는 필터처리를 하고 비잡음 신호는 그대로 출력한다. 그리고 제안된 알고리즘의 잡음제거 성능의 우수성을 입증하기 위해, PSNR (peak signal to noise ratio)을 이용하여 기존의 방법들과 그 성능을 비교하였으며, 제안한 방법은 에지보존 및 잡음제거 방면에서 우수한 특성을 나타내었다.
시뮬레이션 결과로부터, 기존의 AF 필터에 의해 처리된 영상은 에지보존 영역에서 우수한 성능을 나타냈지만 시각적인 영상 오류를 나타내었고, CWMF, MF 필터는 잡음제거 및 에지보존 성능이 미흡하였다. 제안된 알고리즘에 의해 처리된 영상은 에지와 같은 고주파 성분이 잘 보존되었을 뿐만 아니라, 잡음제거 방면에서도 우수한 성능을 나타내었다.
본 논문에서는 임펄스 잡음제거를 위한 변형된 메디안 필터 알고리즘을 제안하였다. 시뮬레이션 결과로부터, 제안한 방법은 기존의 방법들에 비해 잡음제거에서 우수한 특성을 나타내었다. Noise density가 30%인 경우 Peppers영상과 Girl영상에서 각각 31.
시뮬레이션 결과로부터, 기존의 AF 필터에 의해 처리된 영상은 에지보존 영역에서 우수한 성능을 나타냈지만 시각적인 영상 오류를 나타내었고, CWMF, MF 필터는 잡음제거 및 에지보존 성능이 미흡하였다. 제안된 알고리즘에 의해 처리된 영상은 에지와 같은 고주파 성분이 잘 보존되었을 뿐만 아니라, 잡음제거 방면에서도 우수한 성능을 나타내었다.
제안한 알고리즘은 임펄스 잡음 환경에서 잡음제거 성능에서 기존의 방법들보다 높은 PSNR을 나타내었고, 기존의 방법들 보다 우수한 결과를 나타내었다. 따라서 제안한 알고리즘은 임펄스 잡음을 제거하는 분야 등에서 유용하게 적용될 것으로 사료된다.
후속연구
제안한 알고리즘은 임펄스 잡음 환경에서 잡음제거 성능에서 기존의 방법들보다 높은 PSNR을 나타내었고, 기존의 방법들 보다 우수한 결과를 나타내었다. 따라서 제안한 알고리즘은 임펄스 잡음을 제거하는 분야 등에서 유용하게 적용될 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
잡음제거 방법은 무엇이 있는가?
현재 기존의 기본적인 잡음제거 방법에는 메디안 필터(median filter), 평균 필터(average filter), CWM필터 (center weighted median filter), Min-max 필터 등이 있다. 평균 필터는 잡음을 제거함에 있어서 블러링 현상을 일으키고, AWGN의 제거에서는 우수한 성능을 나타내지만, 임펄스 잡음제거에서는 성능이 미흡하다.
메디안 필터(median filter), 평균 필터의 장단점은 무엇인가?
현재 기존의 기본적인 잡음제거 방법에는 메디안 필터(median filter), 평균 필터(average filter), CWM필터 (center weighted median filter), Min-max 필터 등이 있다. 평균 필터는 잡음을 제거함에 있어서 블러링 현상을 일으키고, AWGN의 제거에서는 우수한 성능을 나타내지만, 임펄스 잡음제거에서는 성능이 미흡하다. 메디안 필터는 잡음을 제거함에 있어서 영상의 에지성분에 오류를 발생시킨다.
영상의 열화의 주원인은 무엇인가?
그러나 영상은 획득, 전송, 저장하는 과정에서 여러 가지 원인으로 인해 영상의 열화가 발생되고, 열화의 주된 원인은 AWGN과 임펄스 잡음으로 알려지고 있으며, 특히 영상통신 시스템에서 자주 발생한다. 영상의 화질을 높이기위해, 잡음특성에 맞는잡음제거 방법을선택해야 한다.
참고문헌 (7)
R. C. Gonzalez and R. E. woods, Eds., Digital image Processing, Prentice Hall, 2007.
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Ko. S. J, Lee. Y. H, "Center weighted median filters and their application to image enhancement", IEEE Trans. Circuits system, vol. 38, no. 9, pp. 984-993, 1991.
Changyou Wang, Fuping Yang, Hui Gong, Linlin Li, "A new kind of adaptive weighted median filter algorithm", ICCASM International Conference, pp. 22-24, Oct. 2010.
Gao Yinyu and Nam-Ho Kim, "A Study on Image Restoration Algorithm in Random-valued Impulse Noise Environment", International Journal of KIIMICS, vol. 9, no. 3, pp. 331-335, June 2011.
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