空间滤波原理

使用大小为m*n的滤波器对大小为M*N的图像进行线性空间滤波,将滤波器模板乘以图像中对应灰度值,相加得模板中心灰度值

a = (m-1)/2, b = (n-1)/2

若f(x+s, y+t)不在原图内,补0

平滑线性滤波器

滤波过程

分母为滤波器模板和

代码实现

 int is_in_array(short x, short y, short height, short width)
{
if (x >= && x < width && y >= && y < height)
return ;
else
return ;
} /*
* element
* v0 v1 v2
* v3 v4 v5
* v6 v7 v8
*
*/
void filtering(short** in_array, short** out_array, long height, long width)
{
short value[]; /* linear filtering */
short sum;
for (int i = ; i < ARRAY_SIZE; i++)
for (int j = ; j < ARRAY_SIZE; j++)
sum += average[i][j]; for (int i = ; i < height; i++){
for (int j = ; j < width; j++){
value[] = is_in_array(j-, i-, height, width) ? in_array[i-][j-] : ;
value[] = is_in_array(j, i-, height, width) ? in_array[i-][j] : ;
value[] = is_in_array(j+, i-, height, width) ? in_array[i-][j+] : ;
value[] = is_in_array(j-, i, height, width) ? in_array[i][j-] : ;
value[] = in_array[i][j];
value[] = is_in_array(j+, i, height, width) ? in_array[i][j+] : ;
value[] = is_in_array(j-, i+, height, width) ? in_array[i+][j-] : ;
value[] = is_in_array(j, i+, height, width) ? in_array[i+][j] : ;
value[] = is_in_array(j+, i+, height, width) ? in_array[i+][j+] : ; /* linear filtering */
out_array[i][j] = (value[] * average[][] + value[] * average[][] + value[] * average[][] +
value[] * average[][] + value[] * average[][] + value[] * average[][] +
value[] * average[][] + value[] * average[][] + value[] * average[][]) / sum; }
}
}

原图

模板

结果

可以看出线性滤波器会较大程度地影响原图,降低对比度,对与图片右上角的噪声没有明显的去除效果

统计排序(非线性)滤波器

中值滤波器

中值滤波器对处理脉冲噪声非常有效,这种噪声被称为椒盐噪声

实现方法:取该像素某邻域中值(本次测试取3*3)

代码实现

 short mid_val(short* a, short num)
{
short temp; for (int i = ; i < num; i++)
{
temp = a[i];
int j = i;
for (; j > && a[j - ] > temp; j--)
a[j] = a[j - ];
a[j] = temp;
} return a[num/];
}
int is_in_array(short x, short y, short height, short width)
{
if (x >= && x < width && y >= && y < height)
return ;
else
return ;
} /*
* element
* v0 v1 v2
* v3 v4 v5
* v6 v7 v8
*
*/
void filtering(short** in_array, short** out_array, long height, long width)
{
short value[]; for (int i = ; i < height; i++){
for (int j = ; j < width; j++){
value[] = is_in_array(j-, i-, height, width) ? in_array[i-][j-] : ;
value[] = is_in_array(j, i-, height, width) ? in_array[i-][j] : ;
value[] = is_in_array(j+, i-, height, width) ? in_array[i-][j+] : ;
value[] = is_in_array(j-, i, height, width) ? in_array[i][j-] : ;
value[] = in_array[i][j];
value[] = is_in_array(j+, i, height, width) ? in_array[i][j+] : ;
value[] = is_in_array(j-, i+, height, width) ? in_array[i+][j-] : ;
value[] = is_in_array(j, i+, height, width) ? in_array[i+][j] : ;
value[] = is_in_array(j+, i+, height, width) ? in_array[i+][j+] : ; /* median filtering */
out_array[i][j] = mid_val(value, ); }
}
}

锐化空间滤波器

一阶微分

二阶微分

二阶微分在增强细节方面比一阶微分好很多,适合锐化图像

使用二阶微分进行图像锐化-拉普拉斯算子

代码实现

 void filtering(short** in_array, short** out_array, long height, long width)
{
short value[]; for (int i = ; i < height; i++){
for (int j = ; j < width; j++){
value[] = is_in_array(j-, i-, height, width) ? in_array[i-][j-] : ;
value[] = is_in_array(j, i-, height, width) ? in_array[i-][j] : ;
value[] = is_in_array(j+, i-, height, width) ? in_array[i-][j+] : ;
value[] = is_in_array(j-, i, height, width) ? in_array[i][j-] : ;
value[] = in_array[i][j];
value[] = is_in_array(j+, i, height, width) ? in_array[i][j+] : ;
value[] = is_in_array(j-, i+, height, width) ? in_array[i+][j-] : ;
value[] = is_in_array(j, i+, height, width) ? in_array[i+][j] : ;
value[] = is_in_array(j+, i+, height, width) ? in_array[i+][j+] : ; /* sharpening filtering */
out_array[i][j] = value[] * sharpen[][] + value[] * sharpen[][] + value[] * sharpen[][] +
value[] * sharpen[][] + value[] * sharpen[][] + value[] * sharpen[][] +
value[] * sharpen[][] + value[] * sharpen[][] + value[] * sharpen[][];
out_array[i][j] += in_array[i][j];
if (out_array[i][j] < )
out_array[i][j] = ;
else if (out_array[i][j] > 0xff)
out_array[i][j] = 0xff; }
}
}

原图

锐化

使用一阶微分对(非线性)图像锐化-梯度

实现边缘增强

算法实现

 int is_in_array(short x, short y, short height, short width)
{
if (x >= && x < width && y >= && y < height)
return ;
else
return ;
} /*
* element
* v0 v1 v2
* v3 v4 v5
* v6 v7 v8
*
*/
void filtering(short** in_array, short** out_array, long height, long width)
{
short value[]; for (int i = ; i < height; i++){
for (int j = ; j < width; j++){
value[] = is_in_array(j-, i-, height, width) ? in_array[i-][j-] : ;
value[] = is_in_array(j, i-, height, width) ? in_array[i-][j] : ;
value[] = is_in_array(j+, i-, height, width) ? in_array[i-][j+] : ;
value[] = is_in_array(j-, i, height, width) ? in_array[i][j-] : ;
value[] = in_array[i][j];
value[] = is_in_array(j+, i, height, width) ? in_array[i][j+] : ;
value[] = is_in_array(j-, i+, height, width) ? in_array[i+][j-] : ;
value[] = is_in_array(j, i+, height, width) ? in_array[i+][j] : ;
value[] = is_in_array(j+, i+, height, width) ? in_array[i+][j+] : ; /* sharpening using grad */
out_array[i][j] = (short)abs(value[] * soble1[][] + value[] * soble1[][] + value[] * soble1[][] +
value[] * soble1[][] + value[] * soble1[][] + value[] * soble1[][] +
value[] * soble1[][] + value[] * soble1[][] + value[] * soble1[][]) +
(short)abs(value[] * soble2[][] + value[] * soble2[][] + value[] * soble2[][] +
value[] * soble2[][] + value[] * soble2[][] + value[] * soble2[][] +
value[] * soble2[][] + value[] * soble2[][] + value[] * soble2[][]);
}
}
}

原图

边缘图

边缘增强

如果卷积和大于用户选择的的阈值,值为该和,否则,值为原图灰度值,选阈值为200

仅需在上述代码中添加

 /* edge enhancement */
if (out_array[i][j] < )
out_array[i][j] = ;
else if (out_array[i][j] > 0xff)
out_array[i][j] = 0xff;
else if (out_array[i][j] > )
;
else
out_array[i][j] = in_array[i][j];

边缘增强图

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