基于CUDA的椒盐噪声自适应中值滤波算法

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1、第43卷第2期航空计算技术V01．43No．22013年3月AeronauticalComputingTechniqueMar．2013基于CUDA的椒盐噪声自适应中值滤波算法段群，吴粉侠，刘小豫(成阳师范学院信息工程学院，陕西成阳712000)摘要：针对传统中值滤波算法的优缺点，结合椒盐噪声的特征，提出了一种有效的自适应中值滤波算法。首先依据椒盐噪声的特征，将图像像素分为噪声和信号，然后根据窗口内噪声点的个数自适应地确定滤波窗口的尺寸，仅对噪声像素进行中值滤波。但随着噪声密度和图像规模的增大，在CPU

2、上执行的时间显著增加。分析并利用图形处理器(GPU)的并行处理特征，并在CUDA平台中实现了算法。实验结果表明，所提出的算法能够有效地去除椒盐噪声、保留边缘和细节，并且能显著缩短计算时间，随着噪声密度和图像规模的增大，最大加速比达到6000倍。关键词：自适应中值滤波；椒盐噪声；计算统一设备架构；图形处理器中图分类号：TP391．4l文献标识码：A文章编号：167l一654X(2013)02—0060—04AlgorithmofAdaptiveMedianFilterforSaltandPepperNoi

3、seBasedonCUDADUANQun，WUFen—xia，LIUXiao—yu(SchoolofInformationEngineering，XianyangNormalUniversity，Xianyang712000，China)Abstract：Accordingtoexcellenceandshortcomingofconventionalmedianfilteralgorithm，combinedwiththesaltandpeppernoisecharacteristics，aneffe

4、ctiveadaptivemedianfilteralgorithmisproposed．Themethodworksinthisway：Firstly，Accordingtothesaltandpeppernoisecharacteristics，thepixelsoftheimagearedividedintonoiseandsignal，thenthesizeoffilteringwindowisadaptivelyadjustedaccordingtothenumberofnoisepoints

5、，Finally，anadaptivemedianimagesmoothingalgorithmisusedtofilternoisepixels．Butwiththenoisedensityandimagesizeincreases，executionontheCPUtimeincreasessig—nificantly．Thisarticleanalysesandusesparallelprocessingofthegraphicsprocessor(GPU)，anda—chievesthealgo

6、rithmintheCUDAplatform．Theexperimentalresultsshowthattheproposedalgorithmcannotonlyeffectivelyremovesaltandpeppernoise，preservetheedgesanddetails，butalsocanreducethetimeconsumptionsignificantly．Astheimagesizeincreases，itcangetamaximumspeedupratioof6000ti

7、mes．Keywords：adaptivemedianfilter；saltandpeppernoise；CUDA；GPU引言图像的椒盐噪声在图像中会造成过亮或过暗的像素点，严重影响图像的视觉质量，并对图像的纹理提取、特征点检测等后期处理造成极大困难。针对椒盐噪声的降噪问题，常用的降噪方法有标准中值滤波、加权中值滤波、自适应中值滤波等。其中，标准中值滤波⋯去除噪声的性能受滤波窗口尺寸的影响较大，滤波窗口小，可较好地保护图像细节，但滤除噪声的能力会受到限制；滤波窗口大，可加强噪声抑制能力，但会损失太多的图

8、像细节，造成图像模糊。中心加权中值滤波旧。通过给窗口内的像素赋予不同的权值来调节噪声抑制与细节保护之间的矛盾，但牺牲的是噪声的消除能力；自适应中值滤波旧1根据噪声密度大小来确定滤波窗口尺寸，从而可处理空间密度更大的椒盐噪声，并且平滑非椒盐噪声时，还可以保护更多的图像细节。但随着图像被污染的程度的加深，此方法恢复的图像细节模糊也会越严重。本文针对椒盐噪声的特性，提出了一种有效的自适应中值滤波算法。首先把图像像素分为噪声和信号两类，对于信号像素