在本示例中,共设计了三个函数,分别是巴特沃斯滤波器BLPF()、巴特沃斯陷波滤波器notchFilter_BTW()、高斯陷波滤波器notchFilter_GAUSS()

巴特沃斯陷波滤波器参见书上6.4.5选择性滤波器,高斯陷波滤波器参照6.3.3节中的高斯低通滤波器。

参数说明:

rows——滤波器的行数;
cols——滤波器的列数;
D0——频域截止半径;
n——巴特沃斯的阶数;
cvtype——滤波器的数据类型和通道数,默认为双通道浮点数

Mat BLPF(int rows,int cols,float D0,int n=,int cvtype=CV_32FC2)
{
Mat filt(rows,cols,cvtype,Scalar::all());
int cx=cols/,cy=rows/;
float D02=D0*D0;
for(int i=;i<rows;i++)
{
for(int j=;j<cols;j++)
{
int u=cx-j,v=cy-i;//中心坐标
float Duv2=u*u+v*v;//距离中心半径的平方
float H0=-/(+pow(Duv2/D02,n));
int u1=u-,v1=v-;
float D2=u1*u1+v1*v1;
float H1=-/(+pow(D2/D02,n));
//.data返回的是uchar*型指针,所以要强制转换成浮点数型
float* p=(float*)(filt.data+i*filt.step[]+j*filt.step[]); for(int c=;c<filt.channels();c++)
{
p[c]=H1*H0;
} }
}
return filt;
} Mat notchFilter_BTW(int rows,int cols,std::vector<cv::Point> np,
float* D,int n=,int cvtype=CV_32FC2)
{
Mat filt(rows,cols,cvtype,Scalar::all());
int cx=cols/,cy=rows/;
int numNotch=np.size();
float* D2=D;
for(int i=;i<numNotch;i++)
{
D2[i]=D[i]*D[i];
}
int uk[numNotch],vk[numNotch];//在画面上的实际陷波坐标点
int u_k[numNotch],v_k[numNotch];//陷波共轭点
float Dk[numNotch],D_k[numNotch];//陷波半径r
float Hk[numNotch],H_k[numNotch]; for(int i=;i<rows;i++)
{
for(int j=;j<cols;j++)
{
int u=cx-j,v=cy-i;//中心坐标
for(int s=;s<numNotch;s++)
{
uk[s]=u+np[s].x,vk[s]=v+np[s].y;
Dk[s]=uk[s]*uk[s]+vk[s]*vk[s];//距离中心半径的平方
Hk[s]=-/(+pow(Dk[s]/D2[s],n)); u_k[s]=u-np[s].x,v_k[s]=v-np[s].y;
D_k[s]=u_k[s]*u_k[s]+v_k[s]*v_k[s];
H_k[s]=-/(+pow(D_k[s]/D2[s],n));
}
//.data返回的是uchar*型指针,所以要强制转换成浮点数型
float* p=(float*)(filt.data+i*filt.step[]+j*filt.step[]); for(int c=;c<filt.channels();c++)
{
p[c]=Hk[]*H_k[];
for(int k=;k<numNotch;k++)
{
p[c]*=Hk[k]*H_k[k];
}
} }
}
return filt;
}
Mat notchFilter_GAUSS(int rows,int cols,std::vector<cv::Point> np,
float* D,int cvtype=CV_32FC2)
{
Mat filt(rows,cols,cvtype,Scalar::all());
int cx=cols/,cy=rows/; // float D02=D0*D0;
int numNotch=np.size();
float* D2=D;
for(int i=;i<numNotch;i++)
{
D2[i]=D[i]*D[i];
}
int uk[numNotch],vk[numNotch];//在画面上的实际陷波坐标点
int u_k[numNotch],v_k[numNotch];//陷波共轭点
float Dk[numNotch],D_k[numNotch];//陷波半径r
float Hk[numNotch],H_k[numNotch]; for(int i=;i<rows;i++)
{
for(int j=;j<cols;j++)
{
int u=cx-j,v=cy-i;//中心坐标
for(int s=;s<numNotch;s++)
{
uk[s]=u+np[s].x,vk[s]=v+np[s].y;
Dk[s]=uk[s]*uk[s]+vk[s]*vk[s];//距离中心半径的平方
Hk[s]=-exp(-Dk[s]/(D2[s]*)); u_k[s]=u-np[s].x,v_k[s]=v-np[s].y;
D_k[s]=u_k[s]*u_k[s]+v_k[s]*v_k[s];
H_k[s]=-exp(-D_k[s]/(D2[s]*));
}
//.data返回的是uchar*型指针,所以要强制转换成浮点数型
float* p=(float*)(filt.data+i*filt.step[]+j*filt.step[]); for(int c=;c<filt.channels();c++)
{
p[c]=Hk[]*H_k[];
for(int k=;k<numNotch;k++)
{
p[c]*=Hk[k]*H_k[k];
}
} }
}
return filt;
} int main()
{
Point np[]={Point(,),Point(,),Point(,),Point(,)};//输入陷波坐标数组
vector<Point> vnp(np,np+);
float D[]={,,,};
// Mat filt1=notchFilter_BTW(500,600,vnp,D,2);
Mat filt1=notchFilter_GAUSS(,,vnp,D);
Mat fc1;
extractChannel(filt1,fc1,);
imshow("filter ",fc1); waitKey();
return ;
}

高斯陷波滤波器的演示实例结果如下:

下面是巴特沃斯陷波滤波器的演示结果:

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