均值濾波和中值濾波

《均值濾波和中值濾波》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、均值濾波與自適應(yīng)中值濾波的仿真與實(shí)現(xiàn)摘要圖像是一種重要的信息源，通過(guò)圖像處理可以幫助人們了解信息的內(nèi)涵,然而在圖像使用和傳輸過(guò)程中,不可避免會(huì)受到噪聲的干擾，因此為了恢復(fù)原始圖像，達(dá)到好的視覺(jué)效果，需要對(duì)圖像進(jìn)行濾波操作。根據(jù)噪聲種類不同，可以采用不同的濾波方法，均值濾波是典型的線性濾波算法，能夠有效濾波圖像中的加性噪聲，而中值濾波器是能夠有效濾除脈沖噪聲的非線性濾波器，但傳統(tǒng)中值濾波去脈沖噪聲的性能受濾波窗口尺寸的影響較大,在抑制圖像噪聲和保護(hù)細(xì)節(jié)兩方面存在矛盾。本文首先對(duì)不同均值濾波器在處理不同噪聲方面的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，然后分別用中值濾波器和自適應(yīng)中值濾波器對(duì)被椒鹽噪

2、聲污染的圖像進(jìn)行了濾波操作，發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)中值濾波方法不僅可以有效濾波椒鹽噪聲，同時(shí)還可以有效地克服中值濾波器造成圖像邊緣模糊的缺點(diǎn)。1.均值濾波均值濾波是典型的線性濾波算法，它是指在圖像上對(duì)目標(biāo)像素給一個(gè)模板，該模板包括了其周?chē)呐R近像素點(diǎn)和其本身像素點(diǎn)。再用模板中的全體像素的平均值來(lái)代替原來(lái)像素值。均值濾波也稱為線性濾波，其采用的主要方法為鄰域平均法。線性濾波的基本原理是用均值代替原圖像中的各個(gè)像素值，即對(duì)待處理的當(dāng)前像素點(diǎn)（x，y），選擇一個(gè)模板，該模板由其鄰近的若干像素組成，求模板中所有像素的均值，再把該均值賦予當(dāng)前像素點(diǎn)（x，y），作為處理后圖像在該點(diǎn)上的灰度值g（x

3、，y），即g（x，y）=1/m∑f（x，y），m為該模板中包含當(dāng)前像素在內(nèi)的像素總個(gè)數(shù)。均值濾波能夠有效濾除圖像中的加性噪聲，但均值濾波本身存在著固有的缺陷，即它不能很好地保護(hù)圖像細(xì)節(jié)，在圖像去噪的同時(shí)也破壞了圖像的細(xì)節(jié)部分，從而使圖像變得模糊。均值濾波主要有算術(shù)均值濾波，幾何均值濾波，諧波均值濾波以及逆諧波均值濾波，本文只對(duì)算術(shù)均值濾波，幾何均值濾波和逆諧波均值濾波進(jìn)行研究。其中幾何均值濾波器所達(dá)到的平滑度可以與算術(shù)均值濾波器相比,但在濾波過(guò)程中丟失更少的圖象細(xì)節(jié)。逆諧波均值濾波器更適合于處理脈沖噪聲,但它有個(gè)缺點(diǎn),就是必須要知道噪聲是暗噪聲還是亮噪聲,以便于選擇合適的濾

4、波器階數(shù)符號(hào),如果階數(shù)的符號(hào)選擇錯(cuò)了可能會(huì)引起災(zāi)難性的后果。下面分別對(duì)算術(shù)平均濾波，幾何平均濾波和逆諧波均值濾波對(duì)不同噪聲的濾波效果進(jìn)行仿真分析。1.1算術(shù)平均濾波，幾何平均濾波和逆諧波均值濾波對(duì)高斯噪聲進(jìn)行濾波圖一均值濾波（高斯噪聲）如圖一所示，圖A為原始圖像，圖B為被高斯噪聲污染的圖像，圖C為用3x3算術(shù)均值濾波處理后的圖像，圖D為用3x3幾何均值濾波處理后的圖像，圖E為用Q=-1.5的逆諧波均值濾波處理后的圖像，圖F為用Q=1.5的逆諧波均值濾波處理后的圖像。與圖B進(jìn)行比較，圖C,D,E,F經(jīng)均值濾波處理后視覺(jué)效果明顯改善，說(shuō)明均值濾波能有效濾除圖像中的高斯噪聲。將圖

5、C，D,E與圖A進(jìn)行對(duì)比可以看出，對(duì)圖像進(jìn)行均值濾波后，圖像細(xì)節(jié)處變得模糊了，說(shuō)明均值濾波在去除噪聲的同時(shí)也破壞了圖像的細(xì)節(jié)部分。將圖C與圖D進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，圖D中的細(xì)節(jié)部分保留得較多，說(shuō)明幾何均值濾波與算術(shù)均值濾波器相比,在濾波過(guò)程中丟失更少的圖像細(xì)節(jié)。將圖E，圖F與圖A進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Q為正數(shù)時(shí)，處理后圖像中黑色線條比原圖變細(xì)了，當(dāng)Q為負(fù)數(shù)時(shí)，處理后圖像中黑色線條比原圖變粗了，說(shuō)明當(dāng)Q為正數(shù)時(shí)，逆諧波濾波器會(huì)從黑色物體邊緣移走一些黑色像素，而當(dāng)Q為負(fù)數(shù)時(shí)，逆諧波濾波器會(huì)從亮色物體邊緣移走一些白色像素。1.1算術(shù)平均濾波，幾何平均濾波和逆諧波均值濾波對(duì)椒鹽噪聲進(jìn)行

6、濾波圖二均值濾波（椒鹽噪聲）如圖二所示，圖A為原始圖像，圖B為被椒鹽噪聲污染的圖像，圖C為用3x3算術(shù)均值濾波處理后的圖像，圖D為用3x3幾何均值濾波處理后的圖像，圖E為用Q=-1.5的逆諧波均值濾波處理后的圖像，圖F為用Q=1.5的逆諧波均值濾波處理后的圖像。與圖B進(jìn)行比較，圖C,D,E,F經(jīng)均值濾波處理后的圖像中仍有很多噪聲點(diǎn)，椒鹽噪聲并沒(méi)有完全去除，并且濾波后圖像比原圖要模糊，說(shuō)明均值濾波不能很好的濾除椒鹽噪聲，這是因?yàn)榻符}噪聲是幅值近似相等但隨機(jī)分布在不同位置上，圖像中有暗點(diǎn)也有亮點(diǎn)。且其噪聲的均值不為0，所以均值去濾波不能很好地除噪聲點(diǎn)。將圖E,F分別于圖B進(jìn)行對(duì)

7、比可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Q為負(fù)數(shù)時(shí)，圖B中的“鹽噪聲”（亮點(diǎn)）被濾除了，但“胡椒”（黑點(diǎn)）噪聲保留了下來(lái)；當(dāng)Q為正數(shù)時(shí)，圖B中的“胡椒噪聲”被濾除了，但“鹽”噪聲保留了下來(lái)。說(shuō)明當(dāng)Q為正數(shù)時(shí)，逆諧波均值濾波對(duì)“胡椒”噪聲有很好的濾除作用，當(dāng)Q為負(fù)數(shù)時(shí)，逆諧波均值濾波對(duì)“鹽”噪聲有很好的濾除作用。但逆諧波均值濾波不能同時(shí)濾除“胡椒”噪聲和“鹽”噪聲，因?yàn)镼值在一次處理過(guò)程中是確定的。1.1算術(shù)平均濾波，幾何平均濾波和逆諧波均值濾波對(duì)均勻分布噪聲進(jìn)行濾波圖三均值濾波（均勻分布噪聲）如圖三所示，圖A為原始圖像，圖B為被均勻分布噪聲