T E L KO MNIK A , V ol . 17 ,  No. 6,  Dec e mb er   20 1 9,  p p. 2 94 8 ~ 2958   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 ,  accr ed ited   F irst  Gr ad e b y K em en r istekdikti,  Decr ee  No: 2 1/E/ K P T /20 18   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 7 i 6 . 12408     ◼    29 48       Rec ei v ed   Dec e mb er  13 ,  20 1 8 ; R ev i s ed   F eb r ua r y   8 ,  20 1 9 ;  A c c ep ted   Ma r c h   12 ,  20 1 9   Pr og ress i on  a p proac h f or i ma g e den oisin g       Bilal  Ch ar mo u t i * 1 , Ahm ad  Kadri  Jun o h 2 , M o h d   Y u s o f f  Ma sho r 3 ,  Naja h  G h az a li 4 ,    Ma h yun  Ab   W ah ab 5 ,  W an  Z u ki  Az man   W an Muh a m ad 6 ,    Z ainab Y ahya 7 ,  Ab d es se l am Be r o u al 8   1 ,2 ,4 ,6 ,7 In s t i tu t e  o f  E n g i n e e r i n g   M a th e m a ti c s ,  Un i v e r s i t i  M a l a y s i a  P e rl i s  (Un i M AP),  Pe r l i s ,  M a l a y s i a   3 Sc h o o l  o f  M e c h a tro n i c ,  U n i v e rs i ti  M a l a y s i a  Pe rl i s  (Un i M AP),  Pe rl i s ,  M a l a y s i a   5 Sc h o o l  o f  En v i ro n m e n ta l  E n g i n e e ri n g ,  Un i v e r s i t i  M a l a y s i a  P e rl i s  (Un i M AP),  Pe r l i s ,  M a l a y s i a   8 Dep a rt m e n t  o f  Co m p u t e r Sc i e n c e ,  In te r n a ti o n a l  I s l a m i c  Un i v e rs i t y  M a l a y s i a ,  M a l a y s i a   *C o rre s p o n d i n g  a u th o r,   e - m a i l :  d y b i l e l @y a h o o .f r       Ab strac t     Rem o v i n g   n o i s e   fro m   th e   i m a g e   b y   re t a i n i n g   th e   d e t a i l s   a n d   f e a tu r e s   o f  t h i s   tre a t e d   i m a g e   re m a i n s   a   s ta n d i n g   c h a l l e n g e   fo r  th e   r e s e a rc h e rs   i n   th i s   fi e l d .  T h e re f o re ,  th i s   s tu d y   i s   c a rri e d   o u t  t o   p ro p o s e   a n d   i m p l e m e n t  a   n e w  d e n o i s i n g   te c h n i q u e   fo r   re m o v i n g   i m p u l s e   n o i s e   fro m   t h e   d i g i ta l   i m a g e ,   u s i n g   a   n e w  wa y .  Th i s   t e c h n i q u e   p e rm i t s   th e   n a rro w i n g   o f  t h e   g a p   b e twe e n   th e   o ri g i n a l   a n d   th e   re s to r e d   i m a g e s ,  v i s u a l l y   a n d   q u a n ti t a ti v e l y   b y   a d o p ti n g   th e   m a th e m a ti c a l   c o n c e p t  ' ' a ri th m e ti c   p ro g r e s s i o n ' ' .   Th ro u g h   th i s   p a p e r,  th i s   c o n c e p t  i s   i n t e g ra t e d   i n t o   th e   i m a g e   d e n o i s i n g ,  d u e   to   i ts   a b i l i ty   i n   m o d e l l i n g     th e   v a ri a ti o n   o f   p i x e l s ’   i n t e n s i t y   i n   th e   i m a g e .  T h e   p r i n c i p l e   o f  th e   p ro p o s e d   d e n o i s i n g   te c h n i q u e   re l i e s   o n   th e   p re c i s i o n ,   whe r e   i t  k e e p s   t h e   u n c o rru p te d   p i x e l s   b y   u s i n g   e ff e c ti v e   n o i s e   d e te c t i o n   a n d   c o n v e rt s     th e   c o rru p te d   p i x e l s   b y   r e p l a c i n g   t h e m   wit h   o th e r   c l o s e s t  p i x e l s   fro m   th e   o ri g i n a l   i m a g e   a t   l o wer  c o s t  a n d   wit h  m o re   s i m p l i c i t y .       Key w ords :   a ri th m e ti c  p ro g re s s i o n ,   d e n o i s i n g  t e c h n i q u e ,   i m a g e ,   i m a g e  p ro c e s s i n g ,   i m p u l s e  n o i s e ,   n o i s e       Copy righ t  ©  2 0 1 9   Uni v e rsi t a s  Ahm a d  D a hl a n.  All  rig ht s   r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n   Ima g e  i s   c on s i d ered  as   a  p owerfu l   pl atf orm  t o  c arr y   an d  to  tr an s m i t  i nf orma ti o n  be twee n   pe op l e,  w he r e  i t  i s   v ery   i mp orta nt  i n  a  l ot  of  f i e l ds   s uc h  as   bi ol o gy ,  as tr on o my ,  i nd us tr i al ,   me d i c al   an d  s urv ei l l an c e   [ 1].   T h us ,  i t  att r ac t s   th e  att en ti on   of   a  l ot   of   r es ea r c h ers   i n   r es tori n g    the   u nk no w n  or i gi na l   i ma g e  fr om   the   de grade d  i ma ge   c au s ed   by   an y   f ac tors   tha t   ma y   d eg r ad e  or  r ed uc e   th e  i ma ge   qu al i ty   ( e.g .   b l ur) .    O ne   of  the   fac t ors   i s   th e  no i s e   th at  ma y   b e  i ntrod uc ed   i n  the  i ma ge   wi t h m an y  f orms   ( ad di t i v e,  mu l ti pl i c ati v e a nd  i m pu l s i v e), thro ug h o ne   of  the s e  ph as es :  i ma ge   ac qu i s i ti on ,  tr an s m i s s i on   or  s torag e  [2] .  T he   no i s e  i s   a  pa r as i ti c   or  wei r d  i n format i on   th at  aff ec ts   th e  v i s ua l   as p ec t  o f  the   i m ag e   by   c ha n gi ng   t he   p i x el   v a l u es   an d  i t   ma k es   the   ot he r   s ub s eq ue nt  i m ag e   proc es s i ng   s uc h   as   s eg m en ta ti o n,  c om pres s i on ,  a na l y s es ,  ex tr ac ti o n  of  i nfo r ma t i on ,   c l as s i f i c ati on   an d  etc   mo r e   d i ffi c u l t .  T he   i ma ge   i s   c orr up te d  d ue   t o  the   fac t  t ha t   the r e  are  v ario us   ty pe s   o f  n oi s e  s uc h  as   the   G au s s i a n  no i s e,   P oi s s on   no i s e,  S pe c k l e  no i s e,  S a l t  an d  P ep pe r  n oi s e  an d m a n y  mo r e f u nd a me nta l  no i s e t y pe s  i n t he  c as e  of  d i g i ta l  i ma ge s  [ 3].   It  s ho ul d  b e  no t ed   tha t  th e  i m ag e   r es torat i o n   c on c ep t  v ari es   ac c ord i ng   t o    the   d eg r ad ati on   f ac tor  wh ere  i t  mi g ht  b e  de bl urr i ng   [4] ,  i np a i nt i n g  [5]   an d  etc .  In  the   c as e  of  de gra da t i on   c a us ed   by   t h e  no i s e,   the   i ma g e  r es torat i o n   c an   al s o  be   c a l l ed   as   i m ag e  de n oi s i ng ,   no i s e   r em ov al ,   or   no i s e   r ed uc ti on ,  w he r e   i t   w as   fi r s t l y   i ntrodu c e d  by   W i e ne r   a n d  K ol mo go r ov   i n   the   19 4 0s   [2 ].   Henc e,   De n oi s i n g  i m ag e   i s   a  c r i t i c a l   a n d  pri ma r y   ph as e   i n  t he   i ma ge   proc es s i ng   ( prepr oc es s i ng   p ha s e),  a i mi n g  to  r em ov e  or  r ed uc e  the   n oi s e  fr o m  th e  no i s y   i ma ge   by   pres erv i ng   the   i ma ge   fea t ures ,  us i ng   the   v ario us   t ec hn i qu es   ( f i l ters ) .   T he   o bs erv ed   i ma ge     ( e.g .  ph ot og r a ph ,  c h art)   w as   i n i ti al l y   d i g i ti z e d  a nd   s tored  i n  the   d i gi tal   m em ory   as   a   ma tr i x   of   bi n ary  nu m be r s , wh ere th i s  di g i ta l   i ma ge  c a n b e  proc e s s ed  [6 ].     T he   f un c ti on   pri nc i p l e   of   t he   s p ati al   d om a i n   fi l t erin g   i s   to   r ep l ac e   the   c orr up t e d  p i x el   ( no i s e)  by   an oth er  v al ue   fr om   i ts   n ei gh b ors   i n  th e  no i s y   i ma ge ,  s uc h  as   the   m e di a n,  th e  me an   an d  s o  o n.  T he   ma n ne r   of  s el ec ti ng   th i s   v al u e,   i s   on e  of  the   mo s t  i mp ort an t  p oi n t s   whi c h  aff ec t   the   eff ec ti v en es s   an d  eff i c i en c y   of  the   i m ag e  d en o i s i n g  me th od .  T h i s   s tu dy   ai ms   to  tr ea t  th i s   by   propos i ng   a  n ew  tec h ni qu e  for  d ete c t i ng   an d  r ep l a c i ng   t he   c orr up ted   pi x e l ,  by   i nt eg r at i ng     the   ma t he ma t i c al   c on c ep t  ''   A r i thm eti c   P r o gres s i on   ''   i n  i ma ge   de no i s i ng .  T h i s   i s   i n  order   to   ge t  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼     P r og r es s i o n a pp r oa c h  fo r  i ma ge  de no i s i ng   ( B i l a l  C ha r mo ut i )   2949   the   be s t  s i m i l arit y   wi t h  the   orig i na l   i m ag e.   T he   pe r f ormanc e  of  t he   de no i s i ng   t ec hn i qu es   v arie s   fr om  o ne  f i l t er to  an ot he r  f i l t er, and  i t c a n b e e v a l ua ted   ac c ordi ng  to  v ari ou s  c r i ter i a , whi c h  are:    −   T he   no i s ed   i ma g e  ( i np ut):  the   ty pe   of  n oi s e  ( ad di t i v e,   mu l t i p l i c at i v e,  i mp u l s e  no i s e,  mi x ed   no i s e),  l ev e l  of  no i s e (h i gh ,   l ow) , s tr uc ture  of  i ma ge  ( t e x ture, s mo o th,   ed g e), p i x el   i nte ns i ty .   −   F i l ter   ( de no i s i ng   to ol ) :   c om pu tat i on al   c os t  ( ac c ep tab l e,  hi gh ) ,  fi l ter  i m pl e me nt ati on     ( s i mp l e,  c om pl ex ) .   −   Res tored   i ma g e  ( ou tpu t) :   me as ure me n t  of   n oi s e   ( S NR,  M S E ,  P S NR ,  ec t.),  v i s ua l   qu a l i ty   ( bl ur, ar t i fac ts ,  i nfo r ma t i on  l os s  an d e tc ) .   i n  brie f,   th i s   s ec ti o n  prov i de s   the   n ec es s ary   i nf ormat i o n  r es tr i c ted   i n  th e  pr i ma r y   p ha s e  o f  i ma g e   proc es s i ng  ( i ma ge  pr e - proc es s i ng ) , w hi c h  i s  c al l ed   Ima ge  d en o i s i n g.       2.      L it e r atu r e  Re vie w   2.1.  Imp u l se   No i se     In  c as e   of   th e  gr ay s c al e  i ma ge ,  t he   i mp u l s e  no i s e  ma y   b e  r e pres en t ed   by   r a nd om   v al ue s   ( R V )   of  pi x e l s   ( v al u e  b etwe en   0  to  25 5)  i n  t he   c orr up te d  i ma ge ,   or  by   f i x ed   v a l ue s   ( F V )   al s o  c al l e d  " s al t  &   pe p pe r "   no i s e  produc e d  by   r an d o m  pa r t i al   di s tr i bu t i on   of  wh i te   pi x e l s   ( v al u e  25 5)  an d  bl ac k   pi x e l s   ( v al u e  0)  i nto   th e  i m ag e  [ 7],   as   s ho wn  i n  F i gu r e  1 ,  un l i k e  g au s s i an   n oi s e   wi th  t he   en t i r e  d i s tr i bu ti o n  ( al l   i m ag e   pi x e l s )   [8] .  T he   i m ag e  ( , )   c orr up ted   by   RV   an d  F V   no i s e  i s  de s c r i be d b y    ( , )   ( 2) and    ( , )   ( 1), r es pe c ti v e l y  [9 ].      ( , ) = { ( , ) ∈ [ 0 , 255 ] ,           wi th   pr ob a b il ity   p                   ( , ) ,                                     wi th   pr ob a b i l ity   1 − p           ( 1)      ( , ) = { 0      255 ,                                   wi th   pr ob a b il ity   p                   ( , ) ,                                 wi th   pr ob a b il ity   1 − p             ( 2)           F i gu r e  1.  I ma g e w i th  s a l t  a nd   p ep p er no i s e       2.2 .      E f f ici ent   Me t h o d s  f o r   Remo v ing  Imp u lse  No i se   f r o m  Im age   2.2 .1 .  Me d ian - r el ated  Filt e r s   Me d i an   fi l ter  [ 2]  be l on gs   to  the   f am i l y   o f  no n - l i ne ar  fi l te r s ,  i t  i s   a  s i m pl e  f i l t er  [8] ,   w hi c h  i s   ba s ed   on   the   r an k   order i n g  of   p i x el   v a l u es   fr om   th e   proc es s ed   area.   T he   c orr up te d  p i x el   i s   r ep l ac e d  by   on e  ( me di an )   tak en   fr om   a l l   p i x el s   i n  t he   an a l y s ed   wi n do w  c en t ered   on   th at  p i x el ,   i ns tea d  of  the   m ea n   v a l ue   whi c h   i s   de r i v e d  fr om   a   c al c ul ate d  v a l u e,  an d   t hi s   i s   a n  a dv an t ag e   for   the   me di an   fi l ter  [1 0].   T he   me d i an   f i l t er  i s   r ob us t  to  d i f ferent  ty pe s   of  n oi s e,  w he r e  i t  y i e l ds   great  r es ul ts   wi th  i mp ul s e   no i s e  [ 11 ]  a nd   ou t pe r form s   t he   l i n ea r   fi l ter  i n   pres erv i n g  i ma ge   e dg es   [ 12 ].   Nev erthe l es s ,  i t  s ho ws   a  l i mi ta ti o n  i n  c as e  of  h i g h  de ns i ty   of  no i s e  by   r em ov i n g  s om e  i m po r ta nt  i nfo r ma t i on   fr om  t he   i m ag e  [8] .    In  order   t o  ex c ee d   th i s   l i mi t ati o n,  s ev era l   ex te ns i on   te c hn i q ue s   ( de r i v e d  f r om   MF )   ha v e  be en   prop os ed   s uc h   as :  W e i gh t ed   me d i a n  f i l t er  ( W MF)   [13 ]   wh i c h  at tac he s   hi g he r   we i g hts   ( c oe ffi c i e nts )   t o  t he   p i x el s   tha t   are   c l os er   to   th e  c e ntr al   pi x e l ,   k no w i ng   t ha t   i n  t h e  c as e   of   MF    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   29 4 8 - 2958   2950   the   w ei g hts   are  eq u al .  Me a nwhi l e,   i n   the   c as e  th at  th i s   a dd i ti on a l   w ei g ht  g oe s   o nl y   to  the   c e ntra l   pi x el   o f  tr e ate d  w i n do w,   th e  f i l t er  w i l l   be   c al l ed   t he   c e nte r   w ei gh te d  me di a n  fi l ter s   ( CW MF)   [14 ],  di r ec ti on a l   wei gh t ed   me di a n  f i l t er  ( DW MF)   [ 15 ],   s wi tc hi n g  Me d i an   F i l ter   [2] ,   r ec u r s i v e  we i gh t ed   me d i an   fi l ter ( R W MF)   [4 ] a n d o th ers  [1 6].     2.2 .2 .  Ad apt iv e  F ilte r ing   O v er  ma ny   y ea r s   the   ad ap t i v e  fi l teri ng   tec h ni q ue s   tak e   a  s i gn i f i c an t  p art  of  att en t i o n  an d   us a ge   [ 17 ]  t ha t  c arr y   gre at  i mp orta nc e  i n  m an y   a pp l i c ati on s   of  s i gn al   proc es s i ng .    A s   a   s tat i s ti c a l   ap pro ac h,  t hi s   ty pe   of   a l g orit h ms   c ha ng es   i ts   c h arac teri s t i c s   au t om at i c al l y   a nd   r ec urs i v el y   to  b e  a da p ted   to  th e  s tat i s ti c al   pa r a me t ers   of  the   tr ea t i n g  s i g na l   wi t h  no   r eq u i r ed   prio r  i nfo r m ati on ,  i n  order  t o o pt i m i s e t h e  i nn er c oe ff i c i en ts  of  t he  f i l ter [1 8].   T he   o pe r at i on   m ec ha n i s m  of  th e  a da p ti v e  fi l ter  i s   i l l us tr ate d  i n   F i g ure  2,  w hi c h  ai ms   to   mi n i m i z e  t he   err or    pro du c e d  by   th e  s ub s tr ac t i on   of  ̂   ( o utp ut   of   the   fl ex i b l e  al g orit h m)  fr om   the   orig i na l   i ma g e    ( fr ee   of  n oi s e)  as   r efe r e nc e.  T he n,  thi s   err or  i s   us ed   wi t h  th e   no i s y   i m ag e     ( i np ut  of  al go r i thm )   to  up d ate   th e  fi l ter   pa r a me t ers ,  wi th  att en t i o n  to  th e  mi ni mi s ed   c r i teri a  i n   order   to  ac hi ev e  an   o pti m al   a l go r i thm   at  the   e nd   of  t he   proc es s   [17 ].  T h ere  are   a  l ot  of  b as i c   fi l t erin g  tec hn i q ue s   ad op te d  for  thi s   c on c e pt  to  b e  an   ad ap ti v e  tec h ni qu e  s uc h  a s   me di an   fi l ter,   bi l ate r a l   f i l t er,  W i e ne r   f i l t e r ,  fuz z y   fi l ter,   mo r p ho l og i c al   f i l t er,  an d  s o  on .  S o m e  of  t he m   are  pres en te d i n  [7 ,  9].            F i gu r e  2 .   A da pti v e  fi l ter       a.   A da pti v e  Me di a n Fi l ter ( A M F )     T he   ad a pti v e   m ed i an   f i l t er  was   b ei n g  us ed   mo r e  f am i l i arly   tha n  t he   c l as s i c   me d i a n  f i l t er  s i nc e  i t  i s   m ore  eff ec ti v e  c o mp are d  to  th i s   l as t.  T h e  A M F   wor k s   on   the   de t ec ti o n  of   the   c orr up te d  pi x el   c o mp are d  to  i ts   ne i gh bo r ho od   i n  the   tr e ate d  w i n d ow  to  be   l ab el e d  as   a  no i s y   pi x el ;   t he   s i z e  of  th i s   wi nd ow   ma y   be   v ar i ed   ac c ordi n g  to   the   c om p aris on   c r i t eria .   T he n,  th i s   l ab e l ed   pi x e l   i s   r ep l ac e d  by   t he   me di a n  p i x el   o f  th e  t es ted   ne i gh bo urh oo d  [ 19 ].   A MF  g i v es   a  mu c h  be t ter  r es u l t  i n  r e mo v i n g  th e  s a l t  a nd   pe pp er  no i s e,   c o mp are d  wi th  oth er  me di a n  f i l t er  ty pe s ,  wh eth er  i n     the  v i s u al   qu a l i ty   or No i s e r ati o  c r i teri a [ 1 6].   b.   A da pti v e  W e i g hte d M e di an   F i l ter ( A W MF)     T he   A W MF  i s   c on s i de r e d  as   an   ad v an c e d  tec hn i qu e  c om pa r ed   wi th  the   c l as s i c   wei g hte d  m ed i an   fi l teri ng .  A W MF  i s   t he   proc es s   by   w hi c h  t he   w ei gh te d  m ed i an   f i l t er  ha s   b ee n  ap p l i e d  ad a pti v e l y  t o t he  no i s y  i m ag e , b y  way  of  ad j us t i ng  t he  fi l ter  pa r am et ers  an d  th os e  w ei g ht  c oe ffi c i en ts   by   t he   l oc a l   s tat i s t i c s   of  the   tr ea t ed   area.  T h e  A W MF  gi v es   t he   po s s i b i l i ty   of   r em ov i n g n oi s e  by  pres erv i ng  e dg es  a nd   i m ag e  fea t ur es  [1 2].     2.2 .3 .  F u z z y  F ilteri n g   T he   c on c e pt  o f  th e  f uz z y   s et  th eo r y ,  h ad   be e n  us e d  t he   f i r s t  ti me   f or  i ma g e  pr oc es s i ng   i n  [20 ].  T he n ,  s ev eral   fi l ter i ng   tec h ni qu es   ha s   e i th er  be en   g en erated   or  de v el o pe d  gra du a l l y   fr om   t hi s   l og i c   i n  t he s e  l as t   de c ad es   [2 1].   T he s e  f uz z y   tec hn i qu es   tr ea t  th e  v ari et y   i n  t he   no i s y   da ta  whe n i t  c om es  fro m a mb i gu i ty  i ns t ea d  of  r an do m ne s s  [2 1].     F uz z y   i ma g e  pr oc es s i ng   ho l ds   t hree  ma i n   ph a s es   [22 ],   th e  f i r s t  on e   c al l ed   '' fuz z i fi c at i on '' ,  t ha t  tr a ns for ms   the   i np u t  da t a  to  t he   m em be r s h i p  p l a ne   to  de a l   w i th  me mb ers h i p  v al ue s ,   wh i l e   th e  s ec o nd   an d   the   m os t  c r uc i a l   on e   i s   th e  m od i fi c a ti o n  of  t he s e  m em b e r s hi p  v al ue s   us i ng   s ui tab l e  fuz z y   tec hn i qu es ,  a nd   the   l as t   on e  i s   th e  '' d efu z z i f i c ati on '' ,  pe r for me d   to  ge t  the  o utp u t d ata  i n  the  or i gi na l   pl a ne .   F uz z y  l og i c  i s   c ha r ac teri z ed  by   the  i nh er e nt  u nc erta i nty ,  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼     P r og r es s i o n a pp r oa c h  fo r  i ma ge  de no i s i ng   ( B i l a l  C ha r mo ut i )   2951   tha t  ma k es   i t  mo r e  fi t  t o  th e  i m ag e   c orr up te d  by   th e  i mp u l s e  no i s e  [ 8].   T h erefor e,  It  d ea l s   mu c h   mo r e  w i t h  th e  me d i a n  f i l t ers   [23 ],   as   l on g  as   i t   i s   a  g o od   t oo l   for   no i s e  de tec t i o n.  T he   f uz z y   fi l t er  i s   ba s ed   on   t wo  m ai n  fe at ures ;  the   f i r s t  on e  i s   t o  es t i ma t e  a  " fuz z y   de r i v ati v e"   t o  be   s of t  wi th    the   f i ne   d et ai l s   of  i ma ge   s u c h  as   the   e dg e ,  ac c ordi ng   t o  the   l oc a l   v aria ti o n  of  i m ag e;  the   s ec on d,   i s  th at  th e  me mb ers h i p f un c ti on s  are  ad ap t i v e t o  the   n oi s e  l ev el  to  y i el d " fuz z y  s mo oth i ng "  [ 24 ].    T he r e  are  s ev era l   ty p es   of  fuz z y   fi l ters   th at  h av e  be en   i ntro du c ed   b y   r es ea r c he r s   s uc h  as ,  the   w el l - k no wn,  F IRE   fi l ters   [25 ].  T he   a da pt i v e  wei g hte d  fuz z y   me a n  fi l ter   ( A W F M)  [ 26 ],   ad ap ti v e   fuz z y   s wi tc h i ng   fi l ter  ( A F S F )   [ 27 ],   th e  i tera t i v e  f uz z y   c on tr ol   ba s e d  f i l ter  fr om   [2 2],     the   fuz z y   bi l ate r a l   fi l ter i n g  ( F B F )   [5] ,  the   f uz z y   r an do m  i mp u l s e  no i s e  r ed uc ti on   me th od   ( F RINRM)   [2 8],   t he   fuz z y   s i mi l ar i ty   fi l ter  ( F S B )   [ 6] ,  A   F uz z y   Noi s e  Re du c ti on   Me tho d  for  C ol or   Ima g es  [2 8]  an d o t he r s  i n  [ 7,  9,  16].       2.3.  E va luat ion   P ar a met er s  of  Imag e Qu a lity   T he   i ma g e  q ua l i ty   i s   on e  of  t he   ev al ua t i on   c r i ter i a  o f  th e  de no i s i n g  tec h ni q ue s   pe r forma nc e  ( c i t ed   i n  t he   l as t  s ec ti o n),  he nc e   th e  qu e s ti on   po s e d  i s   h ow  t o  as s es s   thi s   q ua l i ty .   T he   w ay   by   w hi c h   th e  i ma ge   qu a l i ty   i s   ev al u ate d  ( ev al u ati on   c r i teri a)   ma y   s pl i t  i nto   tw o  w ay s   the   fi r s t  o ne   i s   th e  v i s ua l   e v al ua t i o n  de t ermi ne d  by   th e  ob s erv er,  wher e  the   hu m an   j ud g me nt  i s   i nte r es t ed   i n  the   i ma ge   c o mp on en ts   ap pe aranc e,  wh eth er  or  no t  i t  c on t ai ns   a n y   de gradat i o n  fac tors   s uc h  as   arti f ac ts ,  di s c on t i nu i ti es   an d  b l ur  [2 9].   T he   s ec o nd   on e  i s   th e  qu a n t i tat i v e   ev al u ati on   by   us i ng   t he   m e as ureme nt  pa r am et ers ,  am on g  t he m  an d  t he   mo s t  us ed   are:  S i gn a l   to  Noi s e  Rat i o  ( S N R) ,   wh i c h  me as ures   th e  am ou n t  of  no i s e    i n  the   n oi s y   i ma g e  ( , )   us i ng     the   s tan da r d  d ev i at i on   of  the   no i s e  ( )   an d  i m ag e  ( )   ( ( )   = 60   i nd i c at i n g  go o d  i ma g e  qu a l i ty )   [30 ] ,  as   gi v en   by   ( 3);  Me an   S qu ar ed   E r r or   ( MS E ) ,  th at  me as ures   th e  di s s i m i l arit y   be twe en   th e  r es tored  i ma g e  ̂ ( , )   an d  th e  orig i n al   o ne   ( , )   as   s ho wn  i n  ( 4),  th us   when ev er     the   M S E   i s   l ower,  t he   i ma ge   de no i s i n g  w i l l   ac hi ev e  mo r e  s uc c es s   [31 ];  P e ak   S i g na l   to  No i s e  Rati o  ( P S NR)   [32 ] ,  a  we l l   k no wn  pa r am e ter  wh i c h  h as   an   i nv ers e  r e l at i on s h i p  wi th  MS E ,  as   de no ted   i n ( 5).   It  i s   no t  ne c es s ary   to  be   an   e nta i l m en t  r el a ti o n  b et ween   t he   v i s ua l   an d  qu an ti tat i v e  as s es s me nts ,  be c au s e  s o me ti me s   an   i m ag e ,  ev en   wi th  h i g h  P S NR  or  l ow  M S E ,  do es   n ot   ap pe ar to  be  c l ea n .       = ( ) ( )                   ( 3)     M SE = 1 ∑   ( [ , ] − ̂ [ , ] ) 2 ,               ( 4)     PS N R = 10 l og 10 ( 255 2  )                 ( 5)     :   T he  n um b er of  pi x e l s  i n  i m ag e.     2.4.  A r it h met ic  P r o g r es si o n   ( AP )   A   s eq u en c e  i s   a  s et  o f  nu mb ers   wr i tt en   i n  a  pa r t i c ul ar  order ,  s uc h  as   the s e  n u mb ers   whi c h  are  g i v en   by   th e  for m          2      4      6      8      10       1 2  .  .  . A n   arit hm eti c   pr og r es s i on   ( A P )   i s   a  pa r ti c u l ar  c as e  of  s eq u en c e  where  a ny   term  i n  thi s   s eq ue nc e  i s   ob t ai ne d  by   ad di n g  a  c on s tan t   v al ue   to   t he   prev i ou s   t erm,  w he r e   th e  c o ns tan t   i s   c al l ed   t he   c om m on   d i ffe r en c e   .   F or   ex am p l e,   th e  t erms   o f   an   ari thm eti c   progr es s i on   s tarte d  by   th e  t erm  a,   are   as     fol l ows :   ,             +    ,             +   2  ,             +   3  , . . .        2.4. 1 .  F ind ing  a  Mis s ing   ( U n kno w n )   T er m  o f  an  A r it h met ic  P r o g r e ss ion   T he   ge n eral   ter m  of  an   ari thm et i c   progr es s i o n  ( A P ) ,   [ 33 ]  c an   be   pres e nte d  by   t he   ( 6).   T hu s ,  to   f i nd   th e  mi s s i n g   ( de s i r e d)  ter m  o f  a n  arit hm et i c   pro gres s i on   ( A P )   we  s i mp l y   us e    the  f ol l ow i ng   formu l a:     = +  ( − 1 )                 ( 6)     where ,  n  i s   th e  nu mb er  of  d es i r ed   t erms   i n  t hi s   s eq ue n c e,  the   c o mm o n  d i ffe r e nc e  of  A P   an d  a  i s   the  f i r s t te r m.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   29 4 8 - 2958   2952   2.4 .2 .  Ari t h m etic  P r o g r es sion   in  Imag e P r o ce ss ing   Ma ny   as pe c ts   a nd   s i tua ti o n s   of  l i v es   c a n  b e  mo d el ed   b y   the   arit hm et i c   pr og r es s i o n,  a nd   a  l ot  of   ph en o me n on   c an   b e  i nte r pre ted   to   a   s eq ue nc e  of   ter ms .  W e   j us t  n ee d   to   k no w   ho w  c an   us e  i t  i n  r e al   l i f e  a nd   h ow   c an   ex pl oi t   i t  t o   h av e  v ari ou s   v i ew po i nt  a bo u t  ho w   t hi n gs   oc c ur  i n    the   l i fet i me .   C on c ern i ng   t he   i m ag e   proc es s i n g,  the   arit hm e ti c   progr es s i o n  ha s   a  p orti on   i n   tr ea ti ng   the   i ma g e.  F or  e x am pl e,   order i ng   the   p i x el s   of  t he   i m ag e   b as ed   on   the   ari thm eti c   s eq ue nc e   as   do ne   i n   [3 4] .   F urther mo r e,   i n  [ 35 ],   th e  arit h me t i c   pro gres s i on   i s   u s ed   for   i ma g e  wate r m ark i ng .       3 . Re se a r ch  Me t h o d   T he   pr op os e d  me th od o l o g y   of  t hi s   de n oi s i ng   me tho d   i n tr od uc es   i n   d eta i l s   t he   s ev eral   s tep s   tha t  are  a do pt ed   t o  r es tore  pe r f ec tl y   th e  ori gi na l   i ma g e  fr om   the   no i s y   i ma ge   i n  ord er  to  s ol v e  the   pro bl em   of  n oi s e  whi c h  r ed uc es   a nd   th r ea ts   the   i ma g e  qu a l i ty ,  us i ng   a  s i mp l e   ma th em a ti c a l   c on c ep t  c al l e d  '' A r i t hm e ti c   P r og r es s i o n  ( A P ) '' .   F i gu r e  3  d es c r i be s   th e  fl ow  c ha r t  of  tho s e  s tep s   wh i c h  are  i n  a l l ,  t hree  s t eps - th e  fi r s t  s tep   i s   to  c r ea te  th e  no i s y   i ma ge   by   ad di n g   no i s e   to   t he   orig i n al   or   no i s e  fr e e  i m ag e   ( i np u t  i ma ge ) ,  t he n   t hi s   no i s y   i ma g e   i s   pa s s ed   to     the   s ec o nd   s te p  w hi c h   i s   the   f i l teri ng   ph as e   to  r em ov e  no i s e  fr om   t he   i m ag e   an d   i t   i s   al s o   di v i d ed   i nto   t wo  s ub - p ha s es .  T he   fi r s t  on e  i s   the   no i s e  de t ec ti o n,  wh ere  the   c orr up ted   pi x e l s   s ho ul d  be   d i s ti n gu i s he d  fr om   the   un c orr up t ed   p i x el s ,   an d  th en   th es e  c orr up ted   pi x el s   wi l l   be   r ep l ac e d  by   t he   c orr ec t   v al u es   i n   the   s ec on d   s ub - ph as e   ( pi x e l   r es to r ati on ) ,   wh ere     the   un c orr up te d  pi x e l s   r es t  i nta ng i bl e.  T h e  ex tr ac ti o n  o f  the   a l tern ate   v a l ue   of  ea c h  pi x e l   ( c orr ec t  v al ue )   w i l l   b e  d on e  to  t h e  no i s y   i ma ge .  T he s e  f ormer   s tep s   ( fi l ter i ng )   y i el d  the   es t i ma ti o n  ( r es torati o n)  of  th e  or i gi na l   i ma ge   ( o utp u t  i ma g e).  F i n al l y ,  i n   t he   l as t  s tep ,  M S E   an d  P S N R  are   c al c ul a ted   us i n g  th e  i np ut  a nd   o utp u t  i ma ge s ,  i n  ord er  to  ev a l ua t e  t he   pe r form an c e  of  propos e d  me th od  by  c o mp ar i ng  th es e l as t v a l u es  wi t h o t he r  v al ue s  r el a ted   to  oth er  de n oi s i ng  m eth o ds .           F i gu r e  3 .   M eth od o l o gy  fl o w c ha r t       3.1.  Ad d   No ise     T hi s   p ha s e   i s   c o nc erne d   wi t h  c r e ati ng   the   n oi s y   i ma g e  w hi c h   i s   the n  u s ed   i n    the   de n oi s i ng   tec h ni q ue .   T hi s   n oi s y   i ma ge   i s   ob ta i n e d  by   ad d i n g  n oi s e   to   th e  orig i na l   i ma ge   ( no i s e  fr e e  i ma g e)  ac c ordi ng   to  two  pa r am ete r s   l i nk e d  wi t h  th e  no i s e  w hi c h  ar e   the   ty p e  an d    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼     P r og r es s i o n a pp r oa c h  fo r  i ma ge  de no i s i ng   ( B i l a l  C ha r mo ut i )   2953   the   i nte ns i ty   of  no i s e.  In  t h e  c as e  of  i m pu l s e  no i s e,  a  nu mb er  of  p i x el s   i n  the   or i g i na l   i ma g e  are  c ho s en  r an do ml y  t o b e  c ha ng ed  by  r an do m v al ue s  of   pi x el s  ( v a l ue s  r a ng i ng  from  0 t o  25 5).  That   ac ti on   y i el ds   a   no i s y   i ma g e ,  wh ere  the   i nte ns i ty   of  no i s e  i s   c o ntro l l a bl e  an d   i t  i s   r ep r es en t ed   by   the   pe r c en tag e  of  the s e  r a nd om   v a l u es   ( no i s e)  i n  th e  no i s y   i m ag e.  A s   me nt i o ne d  prev i ou s l y ,     the   i mp ul s e  no i s e  i s   t he   ty p e  of  no i s e   c ho s en   to  be   tr e ate d  i n  thi s   s t ud y ,  d ue   t o  i ts   s tr uc ture  tha t   ma k es   t he   ad op t i on   of   th e  propos e d  ma th em ati c a l   c o nc ep t  '' arit h me t i c   pr og r es s i on ''   mo r e   ab l e   i n s u c c es s ful l y  s ol v i n g t hi s   k i nd  o f p r ob l e ms .     3.2.  F ilte r ing   T hi s   s tep   i s   t he   o pp os i te  o f  the   f i r s t  on e.  T he   m ai n  c on c ern  of  t he   f i l t erin g  ph as e  i s   to   de tec t  t he   c orr up t ed   pi x e l s   ( no i s e)  an d  th en   c ha ng e  i ts   v al ue   by   the   c orr ec t   on e,  whi c h   i s     the   ne ares t   v al u e  to  the   o r i gi n al .  T h i s   e na b l es   t he   r em ov a l   o f  t he   no i s e  by   pr es erv i ng   oth er    i ma ge   fe atu r es .  T he   d en o i s i ng   me tho d  ( fi l t erin g)  or  r es torati on 's   op era ti o n  i n  t h e  no i s y   i m ag e  c om es   fr o m  t he   un c orr u pte d   p i x el s   [ 36 ].   T hu s ,   i t   i s   v ery   i mp ortant   to   o b s erv e  ( mo de l )     the   c on n ec ti o n  be twee n  th es e  no i s e - fr e e  p i x el s ,  an d  ho w  th e  pi x e l   i nte ns i ty   c ha ng es   thro ug h    the   i m ag e.   T h i s   g i v es   t he   op po r t un i ty   to   tr ea t  t he   two   ma i n   po i nts   i n   th i s   p ha s e   ( de tec ti on   an d  s up r es s i on   of  no i s e)  be c au s e  an y   pi x e l   t ha t  do es   no t   s ub j ec t  to   th i s   s tat us   ( mo de l )   i n  the   i ma g e,  c an   be   c on s i dr ed   as   a  no i s e,  an d  s ho ul d  r ep l ac e  i ts   v al u e  by   an ot he r   v al u e  de r i v ed   fr om   ot he r   un c orr up te d  p i x el s   an d  s u bj ec t  to  the   i nte ns i ty   be ha v i or.  F i na l l y ,  t he   o bta i ne d  r es tored  i ma g e   c arr i es  th e s a me  f ea t ures  o f th e   orig i na l   i ma ge .   T he   p i x el s   are   l oc a ted   i n  di ff erent   areas   i n   th e  i m a ge   w i th   a   pa r t i c ul ar  ord er  du e   to    the   i nt en s i ty   be h av i or.   T he   i nte ns i ty   o f  th e  pi x e l   v ari es   i n  t he   i m ag e   gra du a l l y   ( gr a di e nt  c o l or)   or   c on s tan t l y   ( on e  c o l or) .  T h es e  i nte ns i ty   v a l ue s   ma y   be   mo de l ed   as   t erms   o f   an   arit hm eti c   progr es s i on   w i th   a   c om mo n  d i ffe r en c e    :  tak e   a   c on s ta nt  v a l ue   d i fere nt  fr om   0   i n   the   c as e   o f  gradi en t c o l or a nd   i t  i s  eq u al  t o 0   i n t he  c as e  of  o ne  c o l or, as   i t i s  s h own  i n F i gu r e  4.    T he   prop os ed   de n oi s i ng   m eth o d  be l on gs   to  t he   s pa t i al   d om a i n  f i l teri ng   a nd   i t  e x pl oi ts   thi s   ex i s ti n g  c h arac teri s t i c   i n  th e  i m ag e   i l l us tr ate d   i n  F i gu r e  5,  where   e ac h  p i x e l   b el o ng s   t o  o ne   or  ma ny   s eq u en c es   of  p i x el   v al u es .  T h en ,   th i s   c ha r ac teri s t i c   c an   be   mo d el e d  us i ng   a  ma th em a ti c a l   c on c e pt  c a l l e d  “ arit hm e ti c   progr es s i o n ”   t o  g et  t he   al terna te  pi x e l   of  the   c orr u pte d   on e,  whi c h  s ho u l d  be l on g t o t h i s  s eq ue nc e.    T he   F i gu r e  5  i l l us tr ate s   h o w  the   i nt en s i ty   of  p i x el s   c h an ge s   i n  the   i ma g e  wi t ho ut   no i s e,  where  e ac h  pi x e l   th at  b el o ng s   to  on e  or  mo r e  pa r t i c ul ar  order s   ( s eq ue nc es )   of  i n teg er  n um b ers   go   fr om   0  to  25 5  ( 0, 1,2 ,. .,2 55 ) ,  for  ex am p l e  t he   p i x el   wi th  v al ue   4 2  be l on gs   to  m an y   s eq ue nc es   ( arit hm eti c   pro gres s i on )   wh i c h  are  i nd i c a ted   i n  th e  fi gu r e  by   bl ue   arr ows ,  where   e ac h  s eq ue nc e  i s  c ha r ac teri z ed   by  i ts   pa r t i c ul ar c om mo n d i ff erenc e   .  A s  i t  me nt i on ed   i n  th e  prev i ou s  c ha p ter,  the   ar i thm et i c   progr es s i o n  i s   c ha r ac teri s ed   by   a  term  a nd   a  c o ns tan t   ,  wh i l e  i n  the   r ea l   i ma ge   the   d i ffe r en c e  b etwe en   pi x el s   i n  a  s eq u en c e  of  p i x el s   i s   n ot  us a l l y   c on s t an t  i n  m os t  c as e,   the r efo r e t o  mo d el  th es e s e qu en c e  as  an  ar i th me t i c  pr og r es s i on  w e n ee d t o  es ti m ate   a c o mm on   di ff erenc e     fr om   the s e   d i f ferenc es   by   ma k i ng   i ts   a v erage  as   the   es ti ma t or  of   .  F or   ex am p l e,   i n  t he   c as e  of  a  s eq ue nc e  of  pi x e l s   wi t h  the   f ol l ow i n g  v al ue s   a nd   d i ffe r e nc es   ( 1   , 2   , 3   , 4   ) ∶     where :       1 = 50 − 44 = 6                 ( 7)     2 = 57 − 50 = 7                 ( 8)     3 = 65 − 57 = 8                     (9 )     4 = 69 − 65 = 4                 ( 10 )     T he   es ti ma t or   ̂   of      i s   c al c u l ate d  fr om   ( 7),  ( 8),  ( 9),  ( 1 0)   by   the   av erage  of  1 ,  2 ,    3 ,  4 .       44                50                  57                  6 5               69   1                                 2                               3                             4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   29 4 8 - 2958   2954    ̂ = ( 1 + 2 + 3 + 4 ) 4 ⁄ ≃ 6               ( 11 )     i n  th i s   c as e,  the   pi x e l   c an   be   c on s i d ered  as   a  term  o f   arit hm eti c   progr es s i on ,  a n d  to  r es tore  i ts   v al ue   w e  ap pl y   th e  r ul es   of   c al c ul a ti o n  of  un k no w n  A P 's   term  to  ge t  t he   m os t  c orr ec t  v al ue   f or  tha t   pi x e l .   A c c ordi ng   to   th at ,  th i s   m ath e ma t i c al   c on c e pt   ( arit h me t i c   pro gres s i on )   c a n  b e  us e d  as   a t oo l  f or r em ov i ng   the   no i s e a n d res tori ng  t he  d eg r a d ed  i ma g e.             F i gu r e  4 .   I nte ns i ty  v aria t i o n  i n  i ma ge       F i gu r e  5 .   T h e a p pe aranc e  of  p i x el s  v al ue s  i n  no i s e - fr e e i ma g e       3.2 .1 .  No is e  Det e ctio n   T he   eff i c i en c y   of  the   pro po s ed   d en o i s i n g  me t ho d   r e l i es   on   tw o  c r uc i al   ph as es ,  on e   of   the m   i s   th e  d ete c t i on   no i s e   whi c h   ai ms   to  ma k e   the   tr ea tm en t  op er ati on   ( th e  c ha ng e)  c on fi n ed   on l y   t o  th e  c orr up t ed   pi x e l s .  T hu s ,  t hi s   s ec ti on   s h ows   ho w  t o  d i s ti n gu i s h  b etwe en   the   c orr u pte d   ( no i s e)  a nd   un c orr up t ed   pi x el s .  Us ua l l y   as   i n  the   c as e  of  oth er  i m ag e   fi l ter i ng   me th od s   wh i c h  ad op t  the   no i s e  de te c t i o n  p ha s e  i n  i ts   proc es s i n g,  the   f i l t er  i s   fi r s t  l o ok i ng   f or  the   c orr up ted   pi x e l   ( de tec ti on )   an d  the n  l oo k i n g  for  the   wi tc h  v al u e  ( al tern ate   pi x e l )   tha t  s h ou l d  r ep l a c e  thi s   pi x e l ,  i n   order   to  tr ea t  o nl y   the   c orr u pte d  p i x el s   an d  k ee p  ot he r s   wi th  the   s am e  v al u es   ( ob j ec ti v e  of  no i s e  detec t i on   ph as e).  I n  ou r   a pp r oa c h   we   s ee k   t o  ac hi e v e  tha t  o bj ec ti v e   ba s e d  o n   the   A P ,   wh ere     the   pi x e l   w hi c h   do es   n ot  be l on g   to   an y   s eq u en c es   of  n um b ers   wi th  a  de ter m i ne d  c om mo n  di ff erenc e   , wi l l   be  c o ns i de r ed  as  a  no i s e (c orr up te d p i x el ) , a s  i t  i s  c l e arly  s ee n i n  F i gu r e  6.           F i gu r e  6 .   T h e a p pe aranc e  of  p i x el s  v al ue s  i n n oi s y  Im ag e (s al t &  pe pp er)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼     P r og r es s i o n a pp r oa c h  fo r  i ma ge  de no i s i ng   ( B i l a l  C ha r mo ut i )   2955   3.2 .2 .  Re sto r ing  t h e  P ixe l s (No ise   S u p p r e ss ion )   T hi s   s tep   i s   th e  s ec on d  c r uc i al   ph as e  i n  t he   f i l teri ng   proc es s .  B as e d  o n  t he   prev i ou s   s ub - ph as e,  ev ery   pi x el   w hi c h  i s   c on s i de r e d  as   no i s e  wi l l   be   r e pl ac ed   by   th e  c orr ec t  ex tr ac ted   v al ue   an d  k e ep s   ot he r   p i x el s   wi th  t he   s am e  v al u es   to  ob tai n  th e  de s i r ed   i ma g e.  T hu s ,    the   q ue s ti on   he r e  i s   ho w  to   ob ta i n  t hi s   c orr ec t  v al ue ,  a nd   to  an s wer   t hi s   q ue s ti on   we  us e  as   an   ex am p l e,  F i gu r e  5,  wh i c h  de no tes   the   no i s e - fr ee   i ma ge ,  an d  F i gu r e  6  be l ow,  w hi c h  i l l us tr ate s   the   di s tr i b ut i on   of  c orr u pte d  p i x el s   v a l ue s   ( as s i gn e d  by   r ed   c i r c l es )   i n   the   no i s y   i ma ge   of  t he   s am e o r i gi na l  i ma g e i n Fi gu r e 5 .   It  i s   c l ea r l y   s ee n  th at,   fr o m   the   fi r s t  c as e  ( no i s e - fr ee   i ma ge )   t o  the   s ec o nd   o ne   ( no i s y   i ma ge ) ,  th e  pi x e l   wi th  th e  v al u e  42   as s i gn e d  by   gree n   c i r c l e  i n  F i gu r e  5 ,  was   c ha ng ed   t o  be   on   the   v al ue   25 5  ( s al t  n oi s e)  as s i gn e d  by   r ed   c i r c l e  i n  F i gu r e  6 .  In  order   t o  r es to r e  the   m i s s i ng   ( orig i na l )   v al ue   of  the   c o r r up ted   pi x e l ,   th i s   l as t  i s   tak en   as   an   un k n own   t erm  o f  o ne   of    the  ex i s ti n g a r i thm eti c  pr og r es s i on s  s urr ou nd i n g t h i s  pi x el .    In  thi s   c as e  th e  c orr up te d  pi x e l   i s   s urr ou nd ed   by   two  s eq u en c es ,  th e  fi r s t  on e  i s   i nd i c ate d  by   a   gree n  arr ow  an d   de no t ed   by   t h e  terms :   44   50   57   65   6 9 .  T he   s ec on d  s eq ue nc e   i s   i nd i c ate d  by   a  bl ue   arr o w  an d  de no te d  by   t he   t erms :   91   12 3  13 9 .   B y   c om pa r i ng   the s e   s eq ue nc e s ,  we  s e e  th at  t h e  fi r s t  o ne   c o nta i ns   a   hi gh er  nu m be r   o f  ter ms ,  an d  w i th  di ff erenc es   c l os er   to  e ac h  ot he r .  T hu s ,  the   f i r s t  s eq ue nc e  i s   m o r e  ab l e  to  be   m od e l e d   as   an   ari thm eti c   progr es s i on .  T he   c om mo n   di ffe r e nc e     i s   es ti m ate d  us i ng   ( 11 ) .   W i t h  r eg ard  t o   the   tr ea te d  i ma ge   i n  F i gu r e  6,  th e  c orr up te d  p i x el   P   by   th e  v al ue   " 25 5"   i s   c on s i de r e d  as   a n  u nk no wn  t erm  o f  thi s  A P ,  an d  i t c a n b e res to r ed  us i n g  i ts  ne i gh bo r   " 44 "   by   the   ne x t (12) .         = 44 − 6 = 38                 ( 12 )     Refe r r i n g  t o  t he   orig i na l   i m ag e  i n   F i g ure  5,  t he   orig i n a l   v al ue   of  the   p i x el     i s   " 4 2" ,  an d   the   ob tai ne d  v a l u e  by   the   propos e d  me t ho d  i s   " 38 " ,  whi l e  i n  the   c as e  t ha t  we  u s e  for  ex am p l e  the   me di an   fi l ter,  t he   r es tor ed   pi x e l   tak es   the   v a l ue   " 6 5" .  A s   i t  i s ,  the   pr op os e d  me th od   g i v es   a  r es tored v al ue  w hi c h  i s  c l os er to th e o r i gi na l , c om pa r e d  to  th e m ed i an  f i l teri ng .     3.3.  E va luat ion  of   F ilteri n g  Ap p r o ac h   In  t hi s   l as t   s tep ,   t he   i n pu t   ( no i s y   i ma ge )   an d   o utp u t  ( r es tored  i m ag e)   of   th e  pro po s ed   fi l t er  ar e  us e d  to   c al c u l ate   t he   ev al ua t i on   p arame ters   whi c h   are   M S E   a nd   P S NR   for  c om pa r i s o n  wi th  o th er de no i s i ng   me t ho ds , i n  order  t o e v a l ua t e t h e  pe r forma nc e o f th i s  fi l ter.       4 . Re sult s  a n d  An aly s is   In  th i s   s tud y   a no th er  way   i s   tak en   to  d ev el op   a   ne w   de n oi s i ng   me th od   t ha t  ai ms   to  r em ov e  the   i mp u l s e  no i s e  f r om   i ma ge   by   pres erv i ng   t he   f i n e  d eta i l s   of  i m ag e   fe atu r es   s uc h   as   the   e dg es ,  an d  av o i di ng   ot he r   eff ec ts   of  f i l t erin g,  f or  ex am p l e  t he   bl ur.   T hi s   de n oi s i n g  m eth od   tr ea ts   the   i m pu l s e  no i s e  an d  i t  i s   ex pe c ted   to  g i v e  g oo d  qu a l i ty   of  r es torat i o n  whe the r   v i s ua l l y   or   c om pu t ati on a l ,  w he r e as   i t  i s   al s o  ex p ec ted   t o  b e  ex te nd ed   i n   the   fut ure  to  an o th er  ty pe   of   no i s e  s uc h a s  ad d i t i v e o r  m ul t i p l i c ati v e  no i s e .   In  ord er  to   tes t   the   p erfor m an c e  o f  t he   propos e d  de n o i s i ng   tec h ni qu e,   e i gh t  i ma g es   as   s am pl i n g h av e b e en   us ed   a nd  th ey  are  pres en t ed   i n  Fi gu r e  7  ( B o ats ,  P ep pe r s , Ho us e,  M an dr i l l ) .  T he   r es ul t  of  th os e  fi l ter i ng   me th od s   i s   i nd i c a ted   v i s u al l y   ( pi c tures )   i n  F i g ure  8  an d   qu an ti t ati v e l y   P S N R  i n  T ab l e  1,  w i th  th e  prop os ed   t ec hn i qu e,  i n  s ev eral   v al ue s   of   no i s e  a mo un t  as s i g ne d     by  pe r c en ta ge .   T he   pr i ma r y   i mp l e me nt ati o n  of  thi s   fi l ter  t o  r e mo v e  t h e  s al t   an d  p ep p er  no i s e,  t o  g i v e   ac c ep tab l e  r es ul ts   c o mp ar ed   t o  s om e  m eth od s   w hi c h  are   c on s i d ered   as   ef fi c i e nt  m eth o ds   for  r em ov i n g  i m pu l s e  no i s e  fr om   i m ag es :  S tan da r d  m e di a n  fi l ter  ( S MF) ,  we i g hte d  me d i an   f i l t er  (W MF) ,  di r ec ti o na l   we i gh t ed   me di an   f i l t er  ( DW MF) .   T he   r es ul ts   pres e nte d  i n   F i gu r e  8  an d    the   T a bl e  1,   i l l us tr at e  t ha t  t he   pro po s ed   de no i s i ng   tec hn i qu e  gi v es   an   ac c ep tab l e  pe r f ormanc e   c om pa r e d  t o  th e  ex i s ti n g  me th od s   w he th er  v i s u al l y   or  qu an t i tat i v el y   wi t h  P S N R.  T he s e   r es ul ts   i l l us tr ate   tha t   the   prop os ed   me th od   h as   s uc c ee de d  to  ge t  a  c l os er  r es tore d  i ma g e   to  th e  ori gi na l   i ma ge ,  by  way  of  r ep l ac i n g  the  c orr up t ed   pi x e l  by  th e  mo s t c orr ec t o n e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ◼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   17 ,  No .  6,  D ec em b er 20 19 :   29 4 8 - 2958   2956     ( a)     ( b)     ( e)     ( f)       ( c )     ( d)     ( g)     ( h)     F i gu r e  7.   T h e  s am pl i ng   i m a ge s     (a - d)  wi th ou t  no i s e   ( orig i n al  i ma ge s )   an d (e - h)  w i th  20 % s al t  a nd   pe p pe r   n oi s e         ( a)     ( b)     ( e)     ( f)       ( c )     ( d)     ( g)     ( h)     F i gu r e  8.  C om p aris on   of  r e s torati o n res ul ts  of  t he   S MF  wi th  th e  prop os ed  t ec hn i qu e f or i ma ge s   c orr up ted   by  fi x ed - v a l ue d i mp u l s e n oi s e     (a - d)  fi l t ered  wi t h S MF   (e - h)   fi l t ered  wi t h t h e p r o po s ed   me th od     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   ◼     P r og r es s i o n a pp r oa c h  fo r  i ma ge  de no i s i ng   ( B i l a l  C ha r mo ut i )   2957   T ab l e  1.  C om pa r i s o n o f  Re s torati o n Re s u l ts  i n P S NR  f or Ima ge s   Cor r up ted     by  Fix ed - v al ue d  Imp ul s e  N oi s e (S al t   &   P e pp er)   I mag e s \ Me t h o d s   S MF   W MF   D W MF   P r o p o s e d   B o a t s   20%   60%   33 . 18   22 . 40   35 . 55   24 . 74   37 . 11   26 . 34   38 . 01   27 . 95   P e p p e r s   20%   60%   35 . 25   25 . 45   37 . 12   27 . 20   39 . 11   30 . 34   39 . 82   31 . 55   H o u s e   20%   60%   33 . 66   22 . 13   35 . 85   24 . 53   37 . 24   27 . 54   38 . 91   28 . 42   Man d r il l   2 0 %     60%   31 . 21   22 . 64   34 . 32   25 . 76   36 . 11   26 . 34   37 . 63   27 . 98       5 . Con clus ion   T hi s  work   i s  c arr i ed  ou t to  t r ea t th e  probl em  of   i m pu l s e  no i s e i n t he   i m ag e , wh i c h t hreats   i ts   v i s ua l   qu al i ty   an d  m ak e  oth er  i ma g e  proc es s i n g  s uc h  as   s eg me nta t i o n  a nd   c om pres s i o n  mo r e  di ff i c ul t.  T h e  c ho s en   way   for  t ha t   i s   t he   s p ati al   fi l teri ng   i n   wh i c h  t he   proc es s   i s   s i mp l e  a nd   de a l s   d i r ec tl y   w i th   th e  pi x e l s   as   do ne   i n   th e  me d i a n  an d  m ea n   f i l t ers .  T he   ad op t ed   ma t he ma t i c al   c on c ep t  i n  t hi s   s tu dy   i s   t he   A r i t hm e ti c   P r og r es s i o n,  w hi c h  a l l ows   th e  mo d el i ng   of   the   be h av i o ur  or  v aria t i on   of  pi x e l s   i nte ns i ty   i n  t he   i m ag e   wi t h  h i g h  pr ec i s i on .  In   order   to  de r i v e  n ew  v al ue s   for  the   c orr up te d  pi x e l s   th at   are  s ub j ec t   to   th e  s a me   f ea tures   an d  gi v e   a   p erfec t  r es torat i o n  of    the   i ma g e  by   pres erv i n g  th e  fi n e  de t ai l s   ( orig i na l i ty   o f  i ma ge ) .  F i na l l y ,   th i s   de n oi s i ng   me th od   i s   prov en   as   an   eff i c i e nt  wa y   to  r es tore  the   i ma ge   c o mp are d  to  the   c urr en t  f a mi l i ar  fi l ters   i n    the  as p ec t o f  ev al ua t i on  c r i t eria .   B es i d es   w ha t   th i s   d en oi s i n g  m eth od   prov i de s   as   a n  e x ten s i on   o f  t he   r an g e  of   s ol uti o ns   ag a i ns t  th i s   pro bl e m  o f  no i s e  i n  t he   i m ag e,   i t  al s o   ho l ds   l i mi t ati on s   a bo ut   the   th i ng s   tha t  s ho u l d  be   ex po s e d.  O ne   l i mi tat i on   i s   tha t  t he   s tu dy   i s   c on s tr ai n ed   by   th e  nu mb er  of  s a mp l i n g  i m ag es   whi c h  t ota l   fou r   i ma ge s   ( B oa ts ,  P ep pe r s ,  Ho us e,  Ma nd r i l l ) .  W he n  t he   n um b er  of  s a mp l i ng   i ma ge s   i s   hi gh er,  t he   m et ho d  w i l l   prov e  i ts   eff i c i en c y   i n  r es tori n g  al l   i ma g e  m od e l s .  A n oth er  l i m i ta ti o n  i s   a bo ut  t he   p erf ormanc e  o f  the   f i l ter  wh i c h  de c r ea s es   wi th  th e  r i s e   of  the   n oi s e's   am ou nt  i n  th e  n oi s y   i m ag e,  wh i l e   th i s   drop  s h ou l d  be   v ery   s l ow  t o  pres erv e  the   s tab i l i ty   i n    the   f i l t erin g  pe r f orma nc e.  F urthermor e ,  th e  s tud y   pro po s es   a  d en o i s i n g  tec h ni q ue   c on f i n ed   i n  r em ov i n g  on e  ty pe  of  n oi s e  wh i c h  i s  i mp ul s e  no i s e.  Thi s  i s  wh en  a  grea t n um be r   o f  i ma g es   us e d  i n  ma ny   fi e l ds   i n  ou r   l i v es   are  c orr up ted   by   th e  two  oth er  ty pe s   of  no i s e   ( ad di t i v e  an d  mu l t i p l i c a ti v e), f or ex am pl e  the  m ed i c al   i m ag e  tha t  i s  u s ua l l y  c orr up ted   by  th e  s pe c k l e n o i s e.   In  t hi s   de n oi s i ng   tec h ni qu e,  t he r e   are   fo ur  p oi nts   w hi c h   are   bri efl y   me nti on e d   i n   t hi s   s ec ti on   an d   c an   be   us e d  to   de v e l o p  th i s   m eth o d  du e  t o  t he   i nf l ue nc e  on   t he   f i l teri ng   pe r forma nc e.  T he   fi r s t  po i n t  i s   t he   nu mb er   of   arit hm e ti c   progr es s i o n  t erms ,  c ho s e n  to   de term i ne   thi s   s eq ue nc e .  T he   s ec on d   i s   the   ma nn er  of  es ti m ati n g  t he   c om mo n  di f ferenc e ,     of  th e  A P .  I n  thi s   s tud y ,     i s   es ti ma ted   b y   the   av erage  of  th e  di f fer en c es   be twe en   th e  pi x e l s   of  thi s   A P ,  where  i t  i s   p os s i bl e  to  us e  oth er  m an n ers .  T he   c ho i c e  of  the   mo s t  s u i tab l e  s e qu e nc e  i s   s el ec t ed   to  r es tor e  t he   c orr up te d   pi x el .   T he   l as t  po i nt   i s   the   c h arac teri s ti c s   of  the   A P   ( c on v ergenc e  of   a  s eq ue nc e)   wh i c h  c an   be   u s ed   to   s el ec t   the   ap propr i a te  A P   an d   th e  m os t  c orr ec t   pi x e l   v a l ue   to  r es tore th e  c orr up te d o n e.       Ackno w ledg em ent     T hi s   w ork   was   fi n an c i al l y   s up po r te d  by   M i n i s tr y   of   E du c at i o n  Ma l ay s i a   ( MO E )   un de r   F un da me n tal  Res e arc h Gr an t  S c he m e (F RG S )  ( ( Ref:   F RG S /1/ 20 1 9/S T G 0 6/UNI MA P /02 /3).       Ref er en ce s   [1 ]   Ku m a r A ,  Sh a i k   F.  I m a g e   p ro c e s s i n g   i n  d i a b e ti c  re l a te d  c a u s e s .   Sp r i n g e r .  2 0 1 5 .   [2 ]   Li   X.  I m a g e  re s to ra t i o n :  Fu n d a m e n t a l s  a n d  a d v a n c e s :  CR C Pre s s .  2 0 1 2 .   [3 ]   Bo y a t   A K ,  J o s h i   BK .  A  re v i e w   p a p e r:  n o i s e   m o d e l s   i n   d i g i ta l   i m a g e   p ro c e s s i n g .  a rXi v   p re p ri n t  2 0 1 5 .   a rXi v : 1 5 0 5 .0 3 4 8 9 .    [4 ]   Ku n d u r  D ,  Ha tz i n a k o s   D.  Bl i n d   i m a g e   d e c o n v o l u ti o n .  IE EE  s i g n a l   p ro c e s s i n g   m a g a z i n e .   1 9 9 6 ;     1 3 (3 ):  43 - 6 4 .    [5 ]   Li  X.   Im a g e   re c o v e r y   v i a   h y b ri d   s p a r s e   r e p re s e n ta ti o n s :  A  d e te r m i n i s t i c   a n n e a l i n g   a p p r o a c h .   IEE E   J o u rn a l  o f  Se l e c t e d  T o p i c s   i n   Si g n a l  Pro c e s s i n g .   2 0 1 1 ;  5 ( 5 ):   953 - 9 6 2 .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.