بهبود الگوریتم ترکیبی فازی-مکانی برای حذف نویز نمک و فلفل باقابلیت حفظ جزئیات در تصاویر دیجیتال

در بسیاری از حوزه های حیاتی از جمله پزشکی، نجوم و صنعت، تصاویر دیجیتال نقش اساسی ایفا می کنند و حفظ کیفیت آن ها در برابر عواملی مانند نویز از اهمیت بالایی برخوردار است. این مقاله ترکیبی نوین از پردازش مکانی و منطق فازی را در یک چارچوب یکپارچه ارائه می دهد. در اینجا، پیکسل ها به اعداد فازی تبدیل می شوند و از رابطه بین آن ها هنگام تغییر رنگ استفاده می گردد. بدین ترتیب، در پنجره پردازش، چهار دنباله مرتب (افقی، عمودی، دو مورب) از مقادیر پیکسل ها ایجاد می شود. سپس پیکسل های تخریب شده با استفاده از همسایه های موجود در پنجره پردازش بازسازی می شوند. در این فرایند، نزدیک ترین مقدار ممکن به مقدار واقعی پیکسل، بر اساس دنباله های مرتب شده استخراج می شود. به منظور ارزیابی کیفیت بازسازی فیلتر پیشنهادی در تصاویر دارای نویز، رفتار دو معیار PSNR و SSIM بررسی گردید. آزمایش های عددی و بصری نشان می دهد که فیلتر پیشنهادی در حفظ کیفیت تصویر در شرایط نویز بالا، کارآمدتر است. ازآنجایی که این الگوریتم بر پایه پردازش موضعی پنجره ای با ابعاد ثابت (۳×۳) عمل می کند و در آن برای هر پیکسل، عملیات مرتب سازی و انتخاب در چهار جهت انجام می شود، پیچیدگی محاسباتی آن به ازای یک تصویر با N پیکسل، از مرتبه O(N) است. نتایج نشان می دهد این الگوریتم در مقایسه با روش های پیچیده تری مانند BCFM و TSVD، از نظر زمان اجرا و حافظه مصرفی کارآمدتر و کم هزینه تر است. در مقایسه با روش پایه (چارموتی)، هزینه محاسباتی بیشتری دارد (حدود ۸ تا ۱۰ برابر زمان اجرا و ۲ تا ۴ برابر حافظه)؛ با این حال این هزینه از نظر مطلق ناچیز است (کمتر از یک ثانیه و چند مگابایت) و در ازای آن، بهبود محسوسی در دقت بازسازی (PSNR و SSIM) ارائه می دهد؛ ضمن آنکه لبه ها و جزئیات تصویر را نیز به خوبی حفظ می کند.

کلیدواژه ها:

پردازش تصویر ، حذف نویز ، رویکرد مکانی ، نویز نمک و فلفل ، منطق فازی