分数阶微分算子增强图像边缘和纹理-激光与红外.PDF

第４３卷　 第１期　 　　　　　　　　　　　　　　激 光 与 红 外 Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．１ 　 ２０１３年１月　　　 　 　　　　　　　　　　ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｊａｎｕａｒｙ，２０１３ 　　文章编号：１００１５０７８（２０１３）０１０１０９０５ ·图像与信号处理 · 分数阶微分算子增强图像边缘和纹理 １ １ １ １，２ ３ 周昌雄 ，陶文林 ，尚　丽 ，颜廷秦 ，马国军 （１．苏州市职业大学电子信息工程系，江苏 苏州２１５１０４；２．苏州市数字化设计与制造技术重点实验室，江苏 苏州２１５１０４； ３．江苏科技大学电子信息学院，江苏 镇江２１２００３） 摘　要：为了提高增强图像边缘和纹理的能力，分析了分数阶微分算子频域特性，大幅提升信 号高频成分同时增强信号的中频成分以及非线性保留信号的甚低频成分，据此可增强图像的 边缘信息和纹理细节信息。从分数阶微分定义出发，构建了近似微分算子模板及线性滤波算 法。考虑到边缘和纹理具有方向性、空间邻域内像素的关联性以及相邻像素灰度值的相近性， 提出在３×３模板窗口内，取中心点四个方向最大值为增强值。实验结果表明，本文提出的分 数阶微分算子能明显地增强图像的边缘和纹理信息，增强后图像清晰度提高，视觉效果明显。 关键词：分数阶微分；图像增强；边缘和纹理 中图分类号：ＴＰ３９１．４　　文献标识码：Ａ　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１３．０１．０２３ Ｆｒａｃｔｉｏｎａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｏｐｅｒａｔｏｒｆｏｒｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｅｄｇｅａｎｄｔｅｘｔｕｒｅｏｆｉｍａｇｅ １ １ １ １，２ ３ ＺＨＯＵＣｈａｎｇｘｉｏｎｇ，ＴＡＯＷｅｎｌｉｎ，ＳＨＡＮＧＬｉ，ＹＡＮＴｉｎｇｑｉｎ ，ＭＡＧｕｏｊｕｎ （１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｕｚｈｏｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５１０４，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｕｚｈｏｕＫｅｙＬａｂｏｆＤｉｇｉｔａｌＤｅｓｉｇｎ＆ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５１０４，Ｃｈｉｎａ； ３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｅｎｈａｎｃｉｎｇｉｍａｇｅ′ｓｅｄｇｅａｎｄｔｅｘｔｕｒｅ，ｔｈｅｆｒａｃｔｉｏｎａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｏｐｅｒａｔｏｒｆｏｒ ｆｒｅｑｕｅｎｔｄｏｍａｉｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｆｒａｃｔｉｏｎａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｃａｎｇｒｅａｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅ ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｄｉｕｍｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｌｙｐｒｅｓｅｒｖｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌ，ｈｅｎｃｅｔｈｅｙｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｆｏｒｅｄｇｅａｎｄｔｅｘｔｕｒｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ．Ｓｔａｒｔ