大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于matlab的圖像平滑算法實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-01-04 10:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 式 表 示 ： ? ?ijij fM edy ? 式 中 ： A 為 濾 波 窗 口 ； ??ijf 為 二 維 數(shù) 據(jù) 序 列 。 其 主 要 功 能 是讓 周 圍 象 素 灰 度 值 的 差 比 較 大 的 像 素 改 取 與 周 圍 的 像 素 值接 近 的 值 ， 從 而 可 以 消 除 孤 立 的 噪 聲 點(diǎn) ， 所 以 中 值 濾 波 對(duì) 于濾 除 圖 像 的 椒 鹽 噪 聲 非 常 有 效 。 中 值 濾 波 器 可 以 做 到 既 去 除噪 聲 又 能 保 護(hù) 圖 像 的 邊 緣 ， 從 而 獲 得 較 滿 意 的 復(fù) 原 效 果 ， 而且 ， 在 實(shí) 際 運(yùn) 算 過 程 中 不 需 要 圖像 的 統(tǒng) 計(jì) 特 性 ， 這 也 帶 來 不少 方 便 ， 但 對(duì) 一 些 細(xì) 節(jié) 多 ， 特 別 是 點(diǎn) 、 線 、 尖 頂 細(xì) 節(jié) 較 多 的圖像 不 宜 采 用 中 值 濾 波 的 方 法 。 如 果 希 望 強(qiáng) 調(diào) 中 間 點(diǎn) 或 距 中間 點(diǎn) 最 近 的 幾 個(gè) 點(diǎn) 的 作 用 ， 則 可 采 用 加 權(quán) 中 值 濾 波 。 其 基 本原 理 是 改 變 窗 口 中 變 量 的 個(gè) 數(shù) ， 可 以 使 一 個(gè) 以 上 的 變 量 等 于同 一 點(diǎn) 的 值 ， 然 后 對(duì) 擴(kuò) 張 后 的 數(shù) 字 集 求 中 值 。 這 種 方 法 比 簡單 中 值 濾 波 性 能 更 好 地 從 受 噪 聲 污 染 的 圖 像 中 恢 復(fù) 出 階 躍邊 緣 以 及 其 他 細(xì) 節(jié) 。 另 有 一 種 可 以 處 理 具 有 更 大 概 率 的 沖 激噪 聲 的 是 自 適 應(yīng) 中 值 濾 波 器 ， 在 進(jìn) 行 濾 波 處 理 時(shí) ， 能 依 賴 一定 條 件 而 改 變 領(lǐng) 域 的 大 小 。 其 優(yōu) 點(diǎn) 是 在 平 滑 非 沖 激 噪 聲 時(shí) 可以 保 存 細(xì) 節(jié) ， 所 以 既 能 除 去 “ 椒鹽 ” 噪 聲 ， 平 滑 其 他 非 沖 激噪聲， 還 能 減 少 諸 如 物 體 邊 界 細(xì) 化 或 粗 化 等 失 真 。 頻域低通濾波 在 分 析 圖 像 信 號(hào) 的 頻 率 特 性 時(shí) ， 對(duì) 于 一 副 圖 像 ， 直 流 分量 表 示 了 圖 像 的 平 均 灰 度 ， 大 面 積 的 背 景 區(qū) 域 和 緩 變 部 分 是低 頻 分 量 ， 其 邊 緣 、 細(xì) 節(jié) 、 跳 躍 部 分 以 及 顆 粒 噪 聲 都 代 表 圖像 的 高 頻 分 量 。 頻 域 低 通 濾 波 就 是 除 去 其 高 頻 分 量 就 能 去 掉噪 聲 ， 從 而 使 圖 像 得 到 平 滑 。 利 用 卷 積 定 理 ， 可 以 寫 成 以 下形式： 10 G(u,v)=H(u,v)F(u,v) 式 中 ， F(u,v)是 含 噪 圖 像 的 傅 立 葉 變 換 ， G(u,v)是 平 滑 后 圖像 的 傅 立 葉 變 換 ， H (u,v)是 傳 遞 函 數(shù) 。利 用 H(u,v)使 F(u,v)的 高 頻 分 量 得 到 衰 減 ， 得 到 G(u,v)后 再 經(jīng) 過 反 變 換 就 得 到 所希 望 的 圖 像 g(u,v)了 。 低 通 濾 波 平 滑 圖 像 的 系 統(tǒng) 框 圖 如 下 所示： 圖 31 圖 像 頻 域 低 通 濾 波 流 程 框 圖 低通濾波法又分為以下幾種： (1) 理想低通濾波器 (ILPF) 一個(gè)理想的低通濾波器的傳遞函數(shù)由下式表示： ??? ??? 0),(0 0),(1),( DvuD DvuDvuH 式中 D0是 一 個(gè) 規(guī) 定 的 非 負(fù) 的 量 ， 它 叫 做 理 想 低 通 濾 波 器 的 截 止 頻 率 。 D(u,v)代 表 從 頻 率 平 面 的 原 點(diǎn) 到 （ u ,v）點(diǎn)的距離 ， 即 ： 2/122 )(),( vuvuD ?? 理想低通濾波器在處理過程中會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的模糊和振鈴現(xiàn)象。 (2) 巴特沃思低通濾波 器（ BLPF） n 階巴待沃思濾波器的傳遞系數(shù)為 nvuDDvuH 20 )],(/[11),( ??? DLPF與 ILPF不 同 ， 它 的 通 帶 與 阻 帶 之 間 沒 有 明 顯 的 不 11 連 續(xù) 性 ， 因 此 它 沒 有 “ 振 鈴 ” 現(xiàn) 象 發(fā) 生 ， 模 糊 程 度 減 少 ， 但從 它 的 傳 遞 函 數(shù) 特 性 曲 線 H(u,v)可 以 看 出 ， 在 它 的 尾 部 保 留有 較 多 的 高 頻 ， 所 以 對(duì) 噪 聲 的 平 滑 效 果 還 不 如 ILPF（ 理 想 低通濾波器）。 (3) 指數(shù)濾波器 (ELPF) 其傳遞函數(shù)表示為： nvuDDevuH ??? )],(/[ 0),( 由于 ELPF 具 有 比 較 平 滑 的 過 渡 形 ， 為 此 平 滑 后 的 圖 像沒 有 “ 振 鈴 ” 現(xiàn) 象 ， 而 ELPF 與 BLPF 相 比 ． 它 具 有 更 快 的 衰減 特 性 ，所 以 經(jīng) ELPF 濾 波 的 圖 像 比 BLPF 處 理 的 圖 像 稍 微 模糊一些。 (4) 梯形濾波器（ TLPF) 梯形濾波器的傳遞函數(shù)介于理想低通濾波器和具有平 滑過渡帶的低通濾波器之間，它的傳遞函數(shù)為： ????????????0011011),(0),(]/[]),([),(1),(DvuDDvuDDDDDvuDDvuDvuH 式中： D0 為 梯 形 低 通 濾 波 器 截 止 頻 率 ， D0、 D1 須 滿 足D0D1， 它 的 性 能 介 于 ILPF 和 BLPF 之 間 ， 對(duì) 圖 像 有 一 定 的模糊和振鈴效應(yīng)。 12 第三章、圖像平滑處理與調(diào)試 本 課 程 設(shè) 計(jì) 中 程 序 運(yùn) 行 的 環(huán) 境 是 windows平 臺(tái) ， 并 選 用MATLAB作 為 編 程 開 發(fā) 工 具 ， MATLAB是 一 種 向 量 語 言 ， 它 非 常適合于進(jìn)行圖像處理。 模擬噪聲圖像 圖 像 增 強(qiáng) 操 作 主 要 是 針 對(duì) 圖 像 的 各 種 噪 聲 而 言 的 ， 為 了說 明 圖 像 處 理 中 的 濾 波 方 法 和 用 途 ， 需 要 模 擬 數(shù) 字 圖 像 的 各種噪聲來分析濾波效果。 MATLAB 圖 像 處 理 工 具 箱 提 供 的 噪 聲 添 加 函
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