第5章　圖像平滑處理

5.1　圖像噪聲及常用平滑方式［1］

圖像在獲取和傳輸過程中會受到各種噪聲（noise）的干擾，使圖像質量下降，為了抑制噪聲、改善圖像質量，要對圖像進行平滑處理。噪聲這一詞，簡單說是指障礙物。圖像的噪聲可以理解為圖像上的障礙物。例如，電視機因天線的狀況不佳，圖像混亂變得難以觀看，這樣的狀態被稱為圖像的劣化。這種圖像劣化可以大致分成兩類，一種是幅值基本相同，但出現的位置很隨機的椒鹽（salt & pepper）噪聲；另一種則是位置和幅值隨機分布的隨機噪聲（random noise）。

圖5.1　帶有隨機噪聲的圖像

圖5.1是帶有噪聲的圖像，可以看出，噪聲的灰度與其周圍的灰度之間有急劇的灰度差，也正是這些急劇的灰度差才造成了觀察障礙。消除圖像中這種噪聲的方法稱為圖像平滑（image smoothing）或簡稱為平滑（smoothing）。只是目標圖像的邊緣部分也具有急劇的灰度差，所以如何把邊緣部分與噪聲部分區分開，消除噪聲是圖像平滑的技巧所在。

圖像平滑處理就是在盡量保留圖像細節特征的條件下對圖像噪聲進行抑制，根據噪聲的性質不同，消除噪聲的方法也不同。以下介紹幾種常用消除噪聲（濾波）的方式。

空域濾波：直接對圖像數據做空間變換達到濾波的目的。

頻率濾波：先將空間域圖像變換至頻率域處理，然后再反變換回空間域圖像（傅里葉變換、小波變換等）。

線性濾波：輸出像素是輸入像素鄰域像素的線性組合（移動平均、高斯濾波等）。

非線性濾波：輸出像素是輸入像素鄰域像素的非線性組合（中值濾波、邊緣保持濾波等）。

以下介紹幾種常用的圖像濾波處理方法。