實驗報告3：圖像的線性與非線性空間濾波

1、實驗報告3：圖像的線性與非線性空間濾波一浮雕效果的實現(xiàn)方式線性濾波1.浮雕效果的原理描述實現(xiàn)圖像浮雕效果的原理是將圖像上每個像素點與其對角線的像素點形成差值，使相似顏色值淡化，不同顏色值突出，將圖像中灰度值變換較大的部分的像素突出出來，并將灰度值變換不大的部分淡化，從而產(chǎn)生縱深感，達到類似浮雕的效果。而產(chǎn)生浮雕效果的函數(shù)是線性濾波函數(shù)filter2(),該函數(shù)是一個對二維圖像使用的線性濾波器；使用該函數(shù)時輸入一個算子模塊，并生成卷積算子，通過選擇合適的濾波算子就能使得圖像產(chǎn)生近似于相似色塊內(nèi)對比度加強的浮雕效果。具體的做法是取主對角線除右下角外的各點之和的平均值,減去右下角點的值,再加上填充背

2、景色,再加上一個背景常數(shù)(一般為128)而成,會形成類似浮雕的效果。2.浮雕特效的效果對比：原圖：對比圖：可以看出,原圖作為一副彩色圖片,其顏色分明的部分的輪廓被很好地保留了下來,并加強了對比度。本圖片右下角有水印,因此水印作為外框黑色填充黃色的圖形,被和背景疊加在了一起,并且邊界對比度也得到了加強,然而原圖是彩色圖,畫出的浮雕圖形是黑白的,因為灰度圖像顯示彩色圖像的浮雕效果更有真實感和立體感。3.源代碼：YT=imread(yuantu.jpg);R=YT(:,:,1);G=YT(:,:,2);B=YT(:,:,3);h=10-1;40-4;10-1;JR1=filter2(h,R);JG1

3、=filter2(h,G);JB1=filter2(h,B);k=410;10-1;0-1-4;JR2=filter2(k,R);JG2=filter2(k,G);JB2=filter2(k,B);JR=JR1+JR2;JG=JG1+JG2;JB=JB1+JB2;J=JR+JG+JB;subplot(1,2,1),imshow(YT),title(原圖);subplot(122),imshow(J),title(浮雕效果圖)；4.代碼解釋：代碼首先用imread函數(shù)將圖像寫入，然后利用(x,y,1/2/3)的矩陣讀取原圖每個像素的RGB三個顏色的像素值。在這之后，用一個維度相同的H矩陣作為垂直

4、方向算子，并用filter2函數(shù)分別對RGB的顏色分量進行浮雕效果處理。完成處理后，寫入另一個k矩陣作為135度角方向的算子，并且再對RGB三個顏色分量進行浮雕效果處理，并將得到的兩幅圖像相加。得到JR,JG,JB三個分量后，將三個分量的數(shù)值相加，得到處理后的浮雕圖像J。接下來用subplot函數(shù)添加兩塊顯示區(qū)域，并將兩幅圖片分別以“原圖”和“浮雕效果圖”的名字進行顯示。二.油畫效果的實現(xiàn)方式非線性濾波1.油畫效果的原理描述油畫效果的主要原理是通過將每一個像素變成周圍邊長X的矩陣內(nèi)出現(xiàn)最多的色塊顏色的方式將分界明顯的顏色區(qū)域模糊化，在鮮明邊界周圍有大塊的相同或相近顏色區(qū)域，模仿出油畫的藝術(shù)效果

5、。在提取完每個顏色及其周圍矩陣內(nèi)的顏色后，通過網(wǎng)頁中給出的公式intnCurIntensity=(nR+nG+nB)/3.0)*fIntensityLevels_i)/255;來獲得每個像素點的平均模糊灰度值。算出這個顏色比例后，可以得到每個像素點和他周圍的顏色強度值。每個像素的最終強度值取決于其周圍最多的顏色強度值。在統(tǒng)計出該像素周圍的顏色強度值數(shù)量后，直接選擇最多的RGB顏色強度值作為該像素的處理后灰度值，并將RGB的三個數(shù)值相加。2.油畫效果的特效對比原圖：油畫效果處理后對比圖：可以看出，優(yōu)化效果處理后很多原來對比度鮮明，灰度值區(qū)分區(qū)域非常明顯的部分（比如圖片中央的樓梯）灰度值的跳變部分

6、由原來的小塊區(qū)域變成了大塊的模糊色塊。而原圖中很多微小的圓形光點/光暈由于灰度值的取眾數(shù)效果變成了邊界為直線，角上鋸齒形的效果。而圖像中也有一部分細節(jié)（例如航天器上面的細線和右下角地面上的白色虛線）也由于相同灰度值寬度不夠?qū)е虏蛔阋员挥涗浵聛?，因此這種油畫效果的算法可能會導(dǎo)致部分細節(jié)的缺失。3.源代碼：functionI_painted=OilPaint(I_rgb,radius,intensity_level)filenamepathname=uigetfile(*.jpg;*.bmp;*.*，讀入文件);pathfile=pathnamefilename;handles.pic=imrea

7、d(pathfile);intensity_level=180;radius=5;s1=size(handles.pic);width=s1(1);height=s1(2);I_painted=uint8(zeros(width,height);I=rgb2gray(handles.pic);%down-samplingtheintensityimageI=floor(I*(intensity_level/255);ticforx=1:widthfory=1:heightclearintensity_counterRGBmax_instanceindexintensity_counter=ui

8、nt8(zeros(1,intensity_level+1);R=uint8(zeros(1,intensity_level+1);G=uint8(zeros(1,intensity_level+1);B=uint8(zeros(1,intensity_level+1);fori=(x-radius):(x+radius)forj=(y-radius):(y+radius)ifi0&i0&j=heightintensity=I(i,j)+1;intensity_counter(intensity)=intensity_counter(intensity)+1;R(intensity)=handles.pic(i,j,1);G(intensity)=handles.pic(i,j,2);B(intensity)=handles.pic(i,j,3);endendendmax_intensityindex=max(intensity_c