滤波器—学习笔记

丶灬走出姿态 提交于 2019-11-28 08:12:24

空间滤波

一个滤波器就是在选定的领域像素上执行预定义好的操作产生新的像素,并用新的像素替换掉原来像素形成新的图像。

一个空间滤波器包括两个部分:

  • 一个领域,滤波器进行操作的像素集合,通常是一个矩形区域
  • 对领域中像素进行的操作

通常可以将滤波器称之为核(kernel)、模板(template)或者窗口(window)。

根据预定义的操作,可以将滤波器分为:

  • 线性滤波器
  • 非线性滤波器

根据滤波器最终对图像造成的影响,可以将滤波器分为:

  • 平滑滤波器,通常用于模糊图像或者去除图像中的噪声。
  • 锐化滤波器,突出图像中的边缘细节部分。

中值滤波(Median Filter)

  • 分类 非线性滤波器
  • 原理 选择待处理像素的一个领域中的各像素值的中值来代替待处理的像素。
  • 功能 消除孤立噪声点(像素的灰度值与周围像素比较接近),特别是椒盐噪声。
  • 优点 中值滤波器在消除噪声的同时,还能有效的保护图像的边界信息,不会对图像造成很大的模糊(相比于均值滤波器)。
  • 缺点 受滤波窗口尺寸的影响较大,在消除噪声和保护图像的细节存在矛盾。
    • 滤波窗口较小,则能很好的保护图像中的某些细节,但对噪声的过滤效果就不是很好;反之,窗口尺寸较大有较好的噪声过滤效果,但是会对图像造成一定的模糊。
    • 如果在滤波窗口内的噪声点个数大于整个窗口内像素的个数,则中值滤波就不能很好的过滤掉噪声。

自适应中值滤波器(Adaptive Median Filter)

中值滤波在噪声密度不是很大的情况下(根据经验,噪声出现的概率小于0.2),效果不错。但是当概率出现的概率较高时,常规的中值滤波器的效果就不是很好了。增大滤波器窗口的大小,虽然在一定程度上能解决该问题,但是会给图像造成较大的模糊。

常规的中值滤波器的窗口尺寸是固定大小不变的,就不能同时兼顾去燥和保护图像的细节。在滤波的过程中,动态的改变滤波器的窗口尺寸大小,这就是自适应中值滤波器Adaptive Median Filter。

  • 原理 自适应中值滤波器会根据预先设定好的条件,改变滤波窗口的尺寸大小,同时还会根据一定的条件判断当前像素是不是噪声,如果是则用领域中值替换掉当前像素;不是,则不作改变。
  • 功能
    • 滤除椒盐噪声
    • 平滑其他非脉冲噪声
    • 尽可能的保护图像中细节信息,避免图像边缘的细化或者粗化。
  • 算法描述
    在这里插入图片描述
  • 原理说明
    在这里插入图片描述

均值滤波

均值滤波器可以归为低通滤波器,是一种线性滤波器,其输出为领域模板内的像素的简单平均值,主要用于图像的模糊和降噪。均值滤波器使用滤波器窗口内的像素的平均灰度值代替图像的像素值,这样会降低图像中的尖锐变化。均值滤波器在降低噪声的同时,会模糊图像的边缘。均值滤波器会过滤掉图像中的“不相关”细节,其中“不相关”细节指的是与滤波器模板尺寸相比较小的像素区域。

根据均值计算方法的不同,均值滤波器有以下几种:

  • 算术均值滤波器
  • 几何均值滤波器
  • 谐波均值滤波器
  • 逆谐波均值滤波器

算术均值滤波器(Arithmetic Mean Filter)

在这里插入图片描述

盒状滤波器

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

加权的均值滤波器

在这里插入图片描述

非线性均值滤波器

几何均值滤波器(Geometric Mean Filter)

在这里插入图片描述

谐波均值滤波器(Harmonic Mean Filter)

在这里插入图片描述

逆谐波均值滤波器(Contra-Harmonic Mean Filter)

在这里插入图片描述

参考资料

[1] 图像处理基础(2):自适应中值滤波器(基于OpenCV实现)
[2] 图像处理基础(3):均值滤波器及其变种

易学教程内所有资源均来自网络或用户发布的内容,如有违反法律规定的内容欢迎反馈
该文章没有解决你所遇到的问题?点击提问,说说你的问题,让更多的人一起探讨吧!