空間濾波基礎

2021-08-29 00:09:26 字數 2042 閱讀 4240

有些領域處理工作是操作領域的影象畫素值以及相應的與鄰域有相同維數的子影象的值。 這些子影象可以被稱作為濾波器,掩模,核,模板,視窗等等。在濾波器子影象中的值是系數值,而不是畫素值。

空間濾波分為兩大類:

1,線性空間濾波

2,非線性空間濾波

一般來說,在mn的影象f上,用mn大小的濾波器掩模進行線性濾波由下式給出:

這裡a,b都是非數值,在後續的討論中,處理的掩模的長與寬都為奇數,有意義的最小尺寸為3*3.

線性空間濾波處理經常被稱之為「掩模與影象的卷積」。類似的,濾波模板又是也可以成為「卷積模板」,「卷積核」。

這裡只對計算中出現的相關與卷積討論,具體的什麼是相關,什麼是卷積不做討論。

下面的圖是在岡薩雷斯版matlab中教材出現的:

卷積與相關的不同是在進行運算前,卷積將模板旋轉180°。

例如:請計算如下兩個向量的卷積計算結果。

[ 1 2 3 4 5 4 3 2 1] *[ 2 0 -2]=(2,4,4,4,2,-2,-4,-4,-4,-2)

矩陣

這裡有一點非常重要的說明:我們在計算矩陣的卷積時,會出現兩種結果,一種是full,另外一種是same,那麼我們應該寫哪一種呢?

按照正常的卷積相乘的結果來說,最終的結果應該是l+l-1的長度,但是為什麼會出現same這個結果呢?因為這個結果是工程上所需要的結果,如果用matlab算的話,他出現的結果是full,而我們在工程裡所需要的結果是去除掉了無關緊要的資訊,只吧最核心的東西留了下來,一般在考試的時候,我們都需要寫完整的結果,也就是full了。

平滑線性濾波器也成為均值濾波器,什麼意思呢,就是包含在濾波掩模鄰域內畫素的簡單平均值。它的主要功能就是減噪,也就是減小影象的尖銳化,使影象變得模糊。

在這裡有兩種常用的濾波器:

左邊的是平均,右邊的是加權平均,但是第二種還是比較重要的,因為從權值上看,一些畫素比另外一些畫素更為重要。對於右邊的圖,處於掩模中心位置的權重比其他任何畫素都要大,在均值計算的過程中,給定的這一畫素顯得尤為重要。

統計排序濾波器是一種非線性空間濾波器,它是將模板中的影象進行統計排序讓其中間的值代替中間的畫素。其中最典型的例子就是**「中值濾波器」**

中值濾波器對椒鹽雜訊非常有效,現在丟擲了乙個問題,椒鹽雜訊是怎麼產生的呢?像上課老師所講的那樣,椒鹽椒鹽,乙個椒,乙個鹽,乙個黑,乙個白。就是在上對應的某個區域假設是0----0.2這個範圍讓加入椒的雜訊,0.2—0.5為鹽雜訊,剩下的》0.5的範圍還是維持原樣,這樣一副椒鹽雜訊的就產生了。

好的,我們回到原來的問題,我們將乙個加入椒鹽雜訊:

我們用中值濾波器處理影象:

現在考慮一下,如果繼續對這個影象進行第二次的中值處理為怎麼樣?

第二次:

很明顯,我們進行第二次的中值處理有要比第一次好很多,觀察在邊界處的黑點消失。

均值空間濾波和中值空間濾波

空間濾波由乙個鄰域 通常是乙個較小的矩形 然後對該鄰域所包圍的影象畫素執行預定義操作產生乙個新的畫素,新畫素的座標等於鄰域的中心座標。均值濾波器就是對這個區域的畫素取平均值給鄰域中心的那個畫素,它是線性濾波器。這種處理可以較低影象的 尖銳 變化。常見的應用就是較低雜訊,但是一般圖象邊緣也是由影象灰度...

空間濾波 非線性空間濾波例項解析

例子 利用函式medfilt2進行中值濾波 我們開始編寫的程式是這樣的 i imread 1.png figure,imshow i j imnoise i,salt pepper 0.02 生成噪影象 figure imshow j k medfilt2 j,3,3 中指濾波 figure ims...

空間域濾波

1 基礎 i.機理 空間濾波器由 1 乙個鄰域 影象中的乙個較小的矩陣 2 對該鄰域的影象畫素執行預定義操作 線性 非線性 組成。濾波器的中心訪問影象中的每個畫素,就產生了濾波後的影象。如果濾波是線性操作,則濾波器就是線性空間濾波器。如果濾波是非線性操作,那麼濾波器就是非線性濾波器。空間濾波大多數使...