圖像的中值濾波

圖像的中值濾波第1頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五圖像的中值濾波是一種非線性的圖像處理方法，它根據(jù)對鄰域內(nèi)像素按灰度排序的結(jié)果決定中心像素的灰度，這樣，在一定條件下可以克服線性濾波帶來的圖像的細(xì)節(jié)模糊問題，而且對濾除噪聲干擾及圖像掃描噪聲非常有效。第2頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五1、統(tǒng)計排序濾波器不同于線性濾波器，統(tǒng)計排序濾波器不是簡單地利用模板對鄰域內(nèi)像素灰度進(jìn)行加權(quán)平均，而是通過對采樣窗口內(nèi)的奇數(shù)個像素的灰度數(shù)值進(jìn)行排序，并取出序列中位于中間位置的灰度作為中心像素的灰度。圖1中列舉了幾種常用的采用窗口，由于中值濾波需要對采樣窗口內(nèi)像素灰度數(shù)值進(jìn)行排序并取中間位置的灰度作為結(jié)果，所以采樣窗口通常覆蓋奇數(shù)個像素。第3頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五1234圖1中值濾波的采樣窗口第4頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五在算法的實(shí)現(xiàn)中，統(tǒng)計排序濾波器的采樣窗口可以用模板來描述，如圖2所示，1~4分別對應(yīng)圖1中4種采樣窗口的模板。11111111111111111111111111001000010011111001000010020010001110111110111000100101010111011111011101010134第5頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五在鄰域處理過程中，統(tǒng)計排序濾波器可根據(jù)采樣窗口模板逐一檢查鄰域內(nèi)的像素，對模板上權(quán)值為1的位置對應(yīng)的像素灰度一一保存，完成數(shù)據(jù)采樣，再對采樣得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，最終得到符合要求的結(jié)果。第6頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五基本原理：中值濾波一般采用一個含有奇數(shù)個點(diǎn)的滑動窗口，用窗口中各點(diǎn)灰度值的中值來代替中心點(diǎn)的灰度值。對于奇數(shù)個元素，中值是指按大小排序后中間的數(shù)值；對應(yīng)偶數(shù)個元素，中值是指排序后中間兩個元素灰度值的平均值。第7頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五1）中值濾波的要素：中值濾波的效果取決于兩個要素：鄰域的空間范圍和中值計算中涉及的像素數(shù)。2）中值濾波的優(yōu)點(diǎn)：中值濾波能夠在抑制隨機(jī)噪聲的同時不使邊緣模糊。但對于線、尖頂?shù)燃?xì)節(jié)多的圖像不宜采用中值濾波。第8頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五

中值濾波是對一個滑動窗口內(nèi)的諸像素灰度值排序，用中值代替窗口中心像素的原來灰度值，因此它是一種非線性的圖像平滑法。例：采用1×3窗口進(jìn)行中值濾波原圖像為：22621244424處理后為：22222244444它對脈沖干擾及椒鹽噪聲的抑制效果好，在抑制隨機(jī)噪聲的同時能有效保護(hù)邊緣少受模糊。但它對點(diǎn)、線等細(xì)節(jié)較多的圖像卻不太合適。對中值濾波法來說，正確選擇窗口尺寸的大小是很重要的環(huán)節(jié)。一般很難事先確定最佳的窗口尺寸，需通過從小窗口到大窗口的中值濾波試驗，再從中選取最佳的。

第9頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五

圖(a)為原圖像；圖(b)為加椒鹽噪聲的圖像；圖(c)和圖(d)分別為3×3、5×5模板進(jìn)行中值濾波的結(jié)果。

第10頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五例有椒鹽噪聲的朱家角風(fēng)光用3*3的濾波窗口對上圖做中值濾波第11頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五圖像的簡單平滑、高斯平滑和中值濾波的對比：圖像簡單平滑和高斯平滑，以這兩種算法為代表的平滑線性濾波算法在消除離散型噪聲方面，都采取的是將噪聲的干擾分?jǐn)偟秸麄€鄰域中的每個像素，以此減少噪聲點(diǎn)的影響，但這樣做的代價就是圖像清晰度的大量損失。圖像的中值濾波很好的解決了圖像除噪的問題，不僅對孤立噪聲點(diǎn)的消除效果顯著，對稍密集的噪聲點(diǎn)或稍大的噪聲點(diǎn)也有很好的去處效果。然而對于細(xì)節(jié)較多的圖像，中值濾波處理也常常導(dǎo)致圖像信息的丟失。第12頁，共13頁，2023年，2月20日，星期五脈沖干擾其強(qiáng)度很大，但持續(xù)時間較短，頻帶很寬。主要來源之一是各種工業(yè)設(shè)備產(chǎn)生的電脈沖，如電焊火花、汽車、飛機(jī)