空間平滑濾波器(上)

2021-10-06 01:15:57 字數 2272 閱讀 5460

部落格(上)為數字影象處理課程理論,部落格(下)為對應的實驗部分。

教材:中文教材:數字影象處理_第三版_岡薩雷斯

實驗教材(matlab版):數字影象處理(matlab版)岡薩雷斯 

英文教材:digital image processing_3ed_gonzalez

正文:

目錄

空間平滑濾波器

1. 空間平滑濾波器用途

1.1 我們為什麼要使用這類濾波器呢?

1.2 空間平滑濾波器中」平滑「倆字的含義

2. 倆類典型的空間平滑濾波器

2.1 均值濾波器(線性)

2.2 中值濾波器(非線性)

作用:用於模糊處理和減少雜訊。

原因: 典型的隨機雜訊由灰度級的急劇變化組成;平滑處理會降低影象的「尖銳」變化;

「負面效應」:影象邊緣模糊化(平滑);(影象邊緣也由灰度級的急劇變化組成)

「濾波」是指接受(通過)或者拒絕一定的頻率成分。例如,通過低頻的濾波器稱為低通濾波器,低通濾波器的最終效果是模糊(平滑)一幅影象。

平滑濾波(減弱和去除高頻分量)和銳化濾波(減弱和去除低頻分量)。

均值濾波器:用包含在濾波

掩模鄰域內的畫素的平均灰度值

去代替每個畫素點的值。

均值濾波的模版就是ones(n, n),模版內全部元素均是1,即他們的權重一模一樣。

其它經常使用的線性濾波還有:

均值濾波器的缺點:會使影象變得模糊,原因是它對所有的點都是同等對待,在將雜訊點分攤的同時,將景物的邊界點也分攤了;

為了改善效果,我們可以選擇採用加權平均的方式來構造濾波器。

模板尺寸對濾波效果的影響:

模板尺寸越大,影象越模糊,丟失得影象細節越多。

平滑空域濾波的缺點及問題:

如果我們影象處理的主要目的是去除雜訊,那麼平滑濾波器在去除噪音的過程中也會鈍化影象的邊和尖銳部分。

中值濾波器:先將掩模內欲求的畫素及其鄰域的畫素值排序(公升序或降序),確定

出中值

,

將中值賦予該畫素點。

主要功能:使擁有不同灰度的點看起來更接近於它的鄰近值。

主要用途:去除「椒鹽」雜訊。

二維中值濾波的視窗形狀和尺寸對濾波效果影響較大,不同的影象內容和不同的應用要求,往往採用不同的視窗形狀和尺寸,常用的二維中值濾波視窗有線狀、方形、圓形、十字形以及圓環形等。視窗尺寸一般先用3×3,再取5×5逐漸增大,直至濾波效果滿意為止。就一般經驗來講,對於有緩變的較長輪廓線物體的影象,採用方形或圓形視窗為宜。對於包含有尖頂物體的影象,用十字形視窗,而視窗大小則以不超過影象中最小有效物體的尺寸為宜。如果影象中點、線、尖角細節較多,則不宜採用中值濾波。

中值濾波演算法的特徵:

在去除噪音的過程中也會較好的保留邊的銳度和影象細節。

在影象處理中,儘管中值濾波器是使用的最為廣泛的統計排序濾波器,但是這並不意味著它是唯一的。同樣,可以在排序之後取最大值來代替相應的畫素點的灰度值,對應的濾波器稱為最大值濾波器;或者在排序之後取最小的畫素值來代替相應的畫素點的灰度值,對應的濾波器稱為最小值濾波器。

均值濾波和中值濾波非常基礎,均值濾波相當於低通濾波,有將影象模糊化的趨勢,對椒鹽雜訊基本無能為力。中值濾波的優點是可以很好的過濾掉椒鹽雜訊,缺點是易造成影象的不連續性。

最大值濾波是用視窗內像元的最大值來代替中心像元的亮度值,可以發現影象中的亮點,並消除影象中的「椒」雜訊(亮度值小的雜訊)。

最小值濾波是用視窗內像元的最小值來代替中心像元的亮度值,可以發現影象中的暗點,並消除影象中的「鹽」雜訊(亮度值大的雜訊)。

均值濾波對高斯雜訊表現較好,對椒鹽雜訊表現較差;

中值濾波對高斯雜訊表現較差,對椒鹽雜訊表現較好。

作於2020.04

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