Image restoration and contrast enhancement based on a nonlinear reaction-diffusion mathematical model and divide & conquer technique

Abstract

У статті представлено новий алгоритм цифрової обробки зображень, які зашумлені змішаним гаусово-імпульсним шумом. Математична модель базується на техніці “розділяй і володарюй” у поєднанні з реакційно-дифузійною системою. Спочатку зображення розкладається на низькочастотні та високочастотні компоненти, згортаючи кожну із заздалегідь визначеним згортковим фільтром. Далі використовується проста схема з різними вагами, щоб інтегрувати та зібрати ці оброблені фрагменти зображення у відфільтроване зображення. Нарешті, застосовується наша реакційно-дифузійна система, щоб збільшити контрастність зображення. Описано ряд експериментальних результатів, щоб проілюструвати роботу запропонованого алгоритму та показати, що він дуже ефективний при усуненні змішаного гаусово-імпульсного шуму, для збільшення контрастності зображення та збереження країв.

In this article, we present a new algorithm for digital image processing noised by mixed Gaussian-impulse noise. Our mathematical model is based on the divide and conquer technique coupled with a reaction-diffusion system. We first decompose our image into low and high-frequency components by convolving each with a predefined convolutional filter. Further, we use a simple scheme of different weights to integrate and collect these processed sub-images into a filtered image. Finally, we apply our Reaction-Diffusion system to increase the contrast in the image. A number of experimental results are described to illustrate the performance of our algorithm and show that it is very effective in eliminating mixed Gaussian-impulse noise, increasing the contrast of the image and preserving the edges.