学位論文 エッジ保存型適応ラテラルフィルタの提案

水野, 篤

2016 , 三重大学
内容記述
ハードウェアの性能向上にともないコンピュータビジョンやコンピュータグラフィックスをはじめとする動画像を扱う高度なアルゴリズムが盛んに研究されている.これらのアルゴリズムのほとんどで前処理に平滑化を行っており,使用する平滑化フィルタの特性がその後の処理結果に大きく影響するために,平滑化フィルタの重度性が増してきている.しかし,ガウシアンフィルタに代表される従来の平滑化フィルタは,平滑化の際に空間的距離などの画素値に依存しない情報を用いるので,ノイズや細部だけでなく動画像において重要なエッジもぼかしてしまう問題がある.そこで,エッジを保ちつつ平滑化が可能なエッジ保存型フィルタが注目を集めている.エッジ保存型平滑化フィルタは,フィルタカーネルの計算に従来使用していなかった画素値に依存する重みを使っており,これによりエッジ付近の平滑化の度合いを抑えることで,エッジを残した平滑化を可能にしている.中でも,ガウシアンフィルタをベースに重みの計算に空間的距離と注目画素との画素値の差を利用するバイラテラルフィルタは最もベーシックなエッジ保存型平滑化フィルタとなっているが,エッジ強調特性に起因する不自然なノイズがエッジ付近に発生してしまう問題や平坦領域の平滑化が従来の平滑化フィルタに比べて劣ってしまうなどの課題がある.これらの解決のために,様々な研究者によってバイラテラルフィルタの改良やバイラテラルフィルタをベースにした新しいエッジ保存平滑化フィルタアルゴリズムの提案がされてきているものの,処理量の大幅な増加により処理速度の低下を招いてしまっており,高度なエッジ保存性,強力な平滑化能力,高速な実行を同時に満たすのが困難という課題がある.本論文では,高度なエッジ保存性,強力な平滑化能力,高速な実行を同時に満たす,新しいエッジ保存型フィルタアルゴリズムである適応ラテラル型のフィルタを提案した.提案フィルタは,画素毎に求めた勾配情報を利用して領域検出を行い,その結果に基づきエッジ部とそれ以外の領域で,複雑で高度なカーネルと単純で高速なカーネルを切り替えることでバイラテラルフィルタの課題を解決している.また,平滑化とエッジ保存の両立が不可欠な特徴量抽出アルゴリズムSIFT に組み込むことで性能評価をし,その結果シンプルなバイラテラルフィルタと同程度のフィルタ処理速度を実現しながら,高度なエッジ保存平滑化能力を有するフィルタアルゴリズムのトリラテラルフィルタと同程度かそれ以上の特徴点対応精度を有していることを明らかにした.$$Recently computer vision and computer graphics for example video image algorithms is studied and developed actively all over the world. Image smoothing has been used in most of these algorithms, and the importance of smoothing filter is increasing because of smoothing processing affects these algorithms result. However, traditional smoothing filter represented by gaussian filter has a problem which smoothing also the important edges not only noise content. Then, edge-preserving filtering has attracted a lot of attention. Bilateral filter is the most general edge-preserving filter, but Bilateral filter has two problems that can not be strongly smoothing flat region and create an unnatural noise. Some researchers proposed enhanced bilateral filter algorithm to resolve these problems, but the improvement causes lower execution speed due to its computational complexity. In this paper, we proposed Adaptive-lateral filter which is new edge-preserving filter algorithm for all of advanced edge-preserving, strong smoothing and fast execution. Proposed filter solve problems of bilateral filter with switching between high speed strong non-edge-preserving filter and advanced edge-preserving filter. In addition, We imbedded the proposed filter in a SIFT algorithm in order to show its effectiveness. Experimental results show that the equivalent proposed Adaptive-lateral filter provide processing speed to that of basic Bilateral Filter and equivalent performance to that of advanced Trilateral Filter.
三重大学大学院 工学研究科 博士前期課程 情報工学専攻 コンピュータ・アーキテクチャ研究室
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http://miuse.mie-u.ac.jp/bitstream/10076/15342/1/2015M240.pdf

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