空間域?yàn)V波器(實(shí)驗(yàn)報(bào)告).docx

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1、數(shù)字圖像處理作業(yè)——空間域?yàn)V波器摘要在圖像處理的過(guò)程中,消除圖像的噪聲干擾是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。本文利用matlab軟件,采用空域?yàn)V波的方式,對(duì)圖像進(jìn)行平滑和銳化處理。平滑空間濾波器用于模糊處理和減小噪聲，經(jīng)常在圖像的預(yù)處理中使用；銳化空間濾波器主要用于突出圖像中的細(xì)節(jié)或者增強(qiáng)被模糊了的細(xì)節(jié)。本文使用的平滑濾波器有中值濾波器和高斯低通濾波器，其中，中值濾波器對(duì)去除椒鹽噪聲特別有效，高斯低通濾波器對(duì)去除高斯噪聲效果比較好。使用的銳化濾波器有反銳化掩膜濾波、Sobel邊緣檢測(cè)、Laplacian邊緣檢測(cè)以及Canny算子邊緣檢測(cè)濾波器。不同的濾波方式，在特定

2、的圖像處理應(yīng)用中有著不同的效果和各自的優(yōu)勢(shì)。b5E2RGbCAP1、分別用高斯濾波器和中值濾波器去平滑測(cè)試圖像test1和2，模板大小分別是3x3，5x5，7x7；利用固定方差sigma=1.5產(chǎn)生高斯濾波器.附件有產(chǎn)生高斯濾波器的方法。p1EanqFDPw實(shí)驗(yàn)原理分析：空域?yàn)V波是直接對(duì)圖像的數(shù)據(jù)做空間變換達(dá)到濾波的目的。它是一種鄰域運(yùn)算，其機(jī)理就是在待處理的圖像中逐點(diǎn)地移動(dòng)模板，濾波器在該點(diǎn)地響應(yīng)通過(guò)事先定義的濾波器系數(shù)與濾波模板掃過(guò)區(qū)域的相應(yīng)像素值的關(guān)系來(lái)計(jì)算。如果輸出像素是輸入像素鄰域像素的線性組合則稱為線性濾波<例如最常見(jiàn)的均值濾波和高斯濾波），

3、否則為非線性濾波<中值濾波、邊緣保持濾波等）。DXDiTa9E3d空域?yàn)V波器從處理效果上可以平滑空間濾波器和銳化空間濾波器：平滑空間濾波器用于模糊處理和減小噪聲，經(jīng)常在圖像的預(yù)處理中使用；銳化空間濾波器主要用于突出圖像中的細(xì)節(jié)或者增強(qiáng)被模糊了的細(xì)節(jié)。RTCrpUDGiT模板在25/25源圖像中移動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)模板的一條邊與圖像輪廓重合后，模板中心繼續(xù)向圖像邊緣靠近，那么模板的某一行或列就會(huì)處于圖像平面之外，此時(shí)最簡(jiǎn)單的方法就是將模板中心點(diǎn)的移動(dòng)范圍限制在距離圖像邊緣不小于

4、輪廓邊緣時(shí)用全部包含于圖像中的模板部分來(lái)濾波所有圖像，或者在圖像邊緣以外再補(bǔ)上一行和一列灰度為零的像素點(diǎn)<或者將邊緣復(fù)制補(bǔ)在圖像之外）。5PCzVD7HxA①中值濾波器的設(shè)計(jì)：中值濾波器是一種非線性統(tǒng)計(jì)濾波器，它的響應(yīng)基于圖像濾波器包圍的圖像區(qū)域中像素的排序，然后由統(tǒng)計(jì)排序的中間值代替中心像素的值。它比小尺寸的線性平滑濾波器的模糊程度明顯要低，對(duì)處理脈沖噪聲<椒鹽噪聲）非常有效。中值濾波器的主要功能是使擁有不同灰度的點(diǎn)看起來(lái)更接近于它的鄰近值，去除那些相對(duì)于其鄰域像素更亮或更暗，并且其區(qū)域小于濾波器區(qū)域一半的孤立像素集。jLBHrnAILg在一維的情況下

5、，中值濾波器是一個(gè)含有奇數(shù)個(gè)像素的窗口。在處理之后，位于窗口正中的像素的灰度值，用窗口內(nèi)各像素灰度值的中值代替。例如若窗口長(zhǎng)度為5，窗口中像素的灰度值為80、90、200、110、120，則中值為110，因?yàn)榘葱〉酱?或大到?。┡判蚝螅谌坏闹凳?10。于是原理的窗口正中的灰度值200就由110取代。如果200是一個(gè)噪聲的尖峰，則將被濾除。然而，如果它是一個(gè)信號(hào)，則濾波后就被消除，降低了分辨率。因此中值濾波在某些情況下抑制噪聲，而在另一些情況下卻會(huì)抑制信號(hào)。將中值濾波推廣到二維的情況。二維窗口的形式可以是正方形、近似圓形的或十字形等。本次作業(yè)使用正方形

6、模板進(jìn)行濾波，它的中心一般位于被處理點(diǎn)上。窗口的大小對(duì)濾波效果影響較大。xHAQX74J0X25/25根據(jù)上述算法利用MATLAB軟件編程，對(duì)源圖像test1和test2進(jìn)行濾波處理，結(jié)果如下圖：25/2525/2525/25可見(jiàn)，窗口的大小對(duì)濾波效果影響較大。窗口越大，平滑效果越明顯，圖像細(xì)節(jié)越模糊。②高斯濾波器的設(shè)計(jì)：高斯濾波是一種根據(jù)高斯函數(shù)的形狀來(lái)選擇模板權(quán)值的線性平滑濾波方法。高斯平滑濾波器對(duì)去除服從正態(tài)分布的噪聲是很有效果的。一維零均值高斯函數(shù)為。其中，高斯分布參數(shù)決定了高斯濾波器的寬度。對(duì)圖像來(lái)說(shuō)，常用二維零均值離散高斯函數(shù)作平滑濾波器，函

7、數(shù)表達(dá)式如下：LDAYtRyKfE??????????????<1）??高斯函數(shù)具有5個(gè)重要性質(zhì)：?<1）二維高斯函數(shù)具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，即濾波器在各個(gè)方向上的平滑程度是相同的。一般來(lái)說(shuō)一幅圖像的邊緣方向是不知道的。因此，在濾波之前是無(wú)法確定一個(gè)方向比另一個(gè)方向上要更多的平滑的。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性意味著高斯濾波器在后續(xù)的圖像處理中不會(huì)偏向任一方向。Zzz6ZB2Ltk?<2）高斯函數(shù)是單值函數(shù)。高斯濾波器用像素鄰域的加權(quán)均值來(lái)代替該點(diǎn)的像素值，而每一鄰域像素點(diǎn)的權(quán)值是隨著該點(diǎn)與中心點(diǎn)距離單調(diào)遞減的。這一性質(zhì)是很重要的，因?yàn)檫吘壥且环N圖像局部特征。如果平滑運(yùn)算對(duì)離算子

8、中心很遠(yuǎn)的像素點(diǎn)仍然有很大的作用，則平滑運(yùn)算會(huì)使圖像失真。dvzfvkwMI1?