Diseño e implementación de un método de filtrado de imágenes en color para la reducción de ruido

Abstract

En aquest treball introdu¨ım un nou metode de filtratge d’imatges en color per a la reducci ` o de ´ soroll impulsiu. Aquest filtre esta basat en la coneguda t ` ecnica de l’anomenat ` vector median filter i altres tipus de tecniques m ` es sofisticades que utilitzen els m ´ etodes de tipus ` switching per tal de realitzar el filtratge en dues fases: una primera de classificacio dels p ´ ´ıxels de la imatge i una segona de substitucio de p ´ ´ıxels contaminats. En primer lloc, a la part del treball corresponent als preliminars, realitzem una exposicio sobre ´ com es modelitzen les imatges digitals per tal de ser processades i tambe fem una descripci ´ o d’al- ´ guns dels diversos espais de color mes utilitzats en aquest camp. A m ´ es, a banda de comentar les ´ causes que provoquen l’aparicio de diferents tipus de soroll durant l’adquisici ´ o de les imatges digi- ´ tals i que son presents a l’hora de processar-les, tamb ´ e parlem de les diferents t ´ ecniques de filtratge ` d’imatges digitals mes utilitzades a la literatura d’aquest camp. D’altra banda, a l’hora d’avaluar ´ la qualitat d’una certa tecnica, s’han definit una s ` erie de mesures de qualitat que s ` on utilitzades ´ per a comparar els diversos filtres. Nosaltres exposem les mesures de qualitat mes utilitzades en ´ aquest camp. Finalment, cal tindre en compte que a l’hora de realitzar un cert filtratge, s’ha hagut d’avaluar diferencies (o similituds) entre p ` ´ıxels, la qual cosa implica l’us de m ´ etriques per al c ` alcul ` de distancies entre p ` ´ıxels. Nosaltres exposem les metriques m ` es utilitzades i expliquem algunes ´ diferencies entre elles. ` A la segona part del treball, es presenta el nou metode de filtratge proposat, el seu funcionament ` i el seu rendiment. Pel que fa a la nova tecnica proposada, realitzem una breu exposici ` o de la idea ´ que comporta aquest filtratge i descrivim el proces d’ajustament dels diversos par ´ ametres que hi ` intervenen. Una vegada fet el plantejament de la tecnica proposada, s’exposen tots els resultats ` experimentals obtinguts amb l’aplicacio del filtre a diverses imatges digitals en color contaminades ´ amb diversos nivells de soroll impulsiu de dos tipus: soroll impulsiu de valor fix i soroll impulsiu de valor aleatori uniforme. Finalment, per tal d’avaluar la qualitat d’aquesta proposta, es realitza una comparativa numerica, visual i computacional de la seua efici ` encia front al filtre de refer ` encia ` vector median filter. Per a concloure aquest treball exposem les conclusions i les futures l´ınies d’estudi que poden servir per a avanc¸ar en la investigacio de la millora d’aquest tipus de t ´ ecniques.

In this work we introduce a new method for color image filtering to reduce impulsive noise. This filter is based on the well-known technique called vector median filter and other more sophisticated switching techniques whose filtering methods perform the technique in two stages: a first step to classify the pixels in the image and a second step to replace the corrupted pixels. Firstly, in the preliminary part of the work, we detail a revision on how digital images are modeled in order to be processed and we also recall some of the different color spaces used in this field. In addition, to comment the causes of the appearance of different kinds of noise in the acquisition of digital images which are present when processing an image, we also discuss the most used filtering techniques in the literature. When assessing the quality of a certain technique, there have been defined several quality measures which are used to compare different filters. We will revise the main quality measures for color image filtering. Finally, considering that when applying a filtering technique to an image, the differences (or similarities) between pixels have to be assessed, which involves the use of metrics to calculate distances between pixels. We expose the most commonly used metrics and we will comment some differences between them. In the second part of the work, the new proposed filtering method, its performance and its efficiency are detailed. Firstly, we will do a brief account of the idea that involves this filtering method and we will describe the process of adjusting the several parameters that are involved in the method. Once the approach of the proposed technique is done, we will detail all the experimental results obtained with the application of this filter to several color images contaminated with several levels of impulsive noise of two different types: impulsive noise of fixed value and impulsive noise of uniform random value. Finally, to assess the quality of this proposal we will present the numerical, visual and computational efficiency of it making the comparison with the reference vector median filter. To finish this work, we present conclusions and future lines of investigation that may give rise to improve this kind of techniques