Khác với lọc tuyến tính, kỹ thuật lọc phi tuyến coi một điểm ảnh kết quả không phải là tổ hợp tuyến tính của các điểm lân cận. Các bộ lọc phi tuyến cũng hay được dùng trong tăng cường ảnh vì chúng có khả năng loại được nhiễu xung. Người ta hay dùng bộ lọc trung vị (median
filtering), giả trung vị (pseudo median filtering) và lọc ngoài (outline filtering).
a. Lọc trung vị (median filtering)
Một trong những khó khăn chính trong các phương pháp làm trơn nhiễu là nó làm mờ các đường biên và các chi tiết sắc nét của ảnh (vì chúng tương ứng với thành phần tần số cao của ảnh, khi cho ảnh qua bộ lọc thông thấp thì không chỉ có nhiễu bị loại trừ mà thành phần tần số cao của ảnh cũng bị suy hao). Lọc trung vị có ưu điểm là lọc nhiễu nhưng không làm mờ ảnh. Trong kỹ thuật này, mức xám của điểm ảnh trung tâm được thay thế bằng trung vị của một chuỗi các mức xám của các điểm ảnh lân cận thay vì là giá trị trung bình.
Trung vị m của một chuỗi các giá trị là một giá trị sao cho một nửa các giá trị trong chuỗi nhỏ hơn m và một nửa lớn hơn m.
b. Lọc giả trung vị ( pseudo-median filter )
Để giảm khối lượng tính toán so với bộ lọc trung vị, chuỗi lấy ra không cần sắp xếp từ lớn tới nhỏ. Bộ lọc này sử dụng mặt nạ chữ thập và cho kết quả tốt hơn mặt nạ vuông.
Thuật toán :
- Lấy các phần tử trong cửa sổ ra mảng một chiều.
- Tìm min của lần lượt từng chuỗi con rồi lấy max của các min này và gọi là m1.
- Tìm max của lần lượt từng chuỗi con rồi lấy min của các max này và gọi là m2.
- Gán giá trị của điểm ảnh trung tâm bằng trung bình cộng của m1 và m2