非局部均值滤波（Non-Local Means Denoising，简称NL-means）是一种用于图像去噪的算法，由T.巴尔代斯基（T. Buades）、J.孟戈亚（J. Coll）和B.奥雷斯特（B. Morel）在2005年提出。该算法的核心思想是利用图像中的像素块之间的相似性来消除噪声，特别是在处理高斯噪声和椒盐噪声方面表现出色。
非局部均值滤波的基本步骤如下：
1. **像素块选择**：将图像分割成若干个像素块，每个块通常包含多个连续的像素。例如，一个7x7的像素块。
2. **相似度计算**：对于每个中心像素，计算其所在块与图像中所有其他块的相似度。相似度通常是通过欧几里得距离或结构相似度指数(SSIM)等度量来衡量的。
3. **加权平均**：根据相似度计算结果，为每个像素构建一个加权邻域。相似度越高，对应的权重越大。然后，对邻域内的像素进行加权平均，得到新像素值。
4. **迭代过程**：为了进一步提升去噪效果，可以多次应用上述步骤，每次迭代更新像素值。
5. **最终结果**：整个图像的像素值被更新，形成了去噪后的图像。
在MATLAB中，`NLmeansfilter`函数通常用于实现非局部均值滤波。例如，我们可以通过以下代码片段应用该滤波器：
```matlab
% 加载图像
img = imread('example.jpg');
% 设置参数，如块大小、搜索窗口大小、邻域半径、标准差等
blockSize = 7;
searchWindowSize = 21;
patchRadius = 3;
h = 1 / (blockSize^2 * std(img(:)));
% 应用NL-means滤波器
filteredImg = NLmeansfilter(img, blockSize, searchWindowSize, patchRadius, h);
% 显示原图和去噪后的图像
figure, subplot(1, 2, 1), imshow(img), title('Original Image');
subplot(1, 2, 2), imshow(filteredImg), title('Filtered Image');
```
需要注意的是，NL-means滤波器的时间复杂度较高，因为它需要进行大量的相似性比较。因此，对于大尺寸图像，可能会消耗大量计算资源。为了提高效率，可以采用并行计算或者使用简化版的算法，如快速非局部均值（Fast Non-Local Means，FNLMeans）。
非局部均值滤波是一种基于像素间相似性的图像去噪技术，适用于处理多种类型的噪声，但在实际应用中需合理选择参数以平衡去噪效果和计算效率。通过MATLAB中的`NLmeansfilter`函数，我们可以方便地将这一算法应用于自己的图像处理任务。
