作者:翟天保Steven
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中值滤波原理
中值滤波是一种常用的非线性滤波技术,用于去除图像中的噪声,特别是椒盐噪声和脉冲噪声。它通过在图像中移动一个窗口,并用窗口内像素的中值替换中心像素的值,从而达到去噪的效果。
可以概括为以下几个步骤:
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选择滤波窗口:定义一个窗口(通常是矩形或方形),该窗口覆盖目标像素及其邻域像素。窗口的大小由用户指定,例如3×3、5×5等。
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移动窗口:将窗口依次移动到图像中的每一个像素位置,逐个处理每个像素。
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计算中值:对于窗口覆盖的每一个位置,按像素值大小排序,然后选择中间的值作为中值。如果窗口包含奇数个像素,中值就是排序后中间位置的像素值;如果窗口包含偶数个像素,中值是排序后中间两个像素值的平均值或其中之一。
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替换像素值:用计算得到的中值替换当前窗口中心像素的值。
中值滤波具有以下效果和优点:
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去除噪声:中值滤波特别适用于去除椒盐噪声和脉冲噪声,因为它能够有效地过滤掉极值点(即噪声),而不会过多影响其他像素。
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保留边缘:与均值滤波不同,中值滤波能够更好地保留图像中的边缘和细节。因为中值滤波是基于像素排序的非线性操作,边缘不会像均值滤波那样被模糊掉。
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鲁棒性:中值滤波对图像中的孤立噪声点有很强的鲁棒性,能够保持图像的结构和细节。
中值滤波在图像处理和计算机视觉中有广泛的应用,尤其是在图像预处理阶段,用于去除噪声、平滑图像等。它在医学图像处理、卫星图像分析和工业检测等领域中得到了广泛应用。
环境准备
参见:Windows下用CMake编译ITK及配置测试_itk配置-CSDN博客
功能解析
1.引入必要的头文件:
#include <itkImage.h>
#include <itkImageFileReader.h>
#include <itkImageFileWriter.h>
#include <itkMedianImageFilter.h>
#include <itkRescaleIntensityImageFilter.h>
#include <itkJPEGImageIOFactory.h>
#include <itkCastImageFilter.h>
2.初始化图像类型和读写器:
typedef itk::Image<unsigned char, 2> CharImageType;
typedef itk::Image<float, 2> FloatImageType;
typedef itk::ImageFileReader<CharImageType> ReaderType;
typedef itk::ImageFileWriter<CharImageType> WriterType;
itk::JPEGImageIOFactory::RegisterOneFactory();
ReaderType::Pointer reader = ReaderType::New();
WriterType::Pointer writer = WriterType::New();
3.设置文件名:
// 设置
reader->SetFileName("test.jpg"); // 要读取的文件名
writer->SetFileName("median_output3.jpg"); // 写入的文件名
4.类型转换:
// 类型转换
typedef itk::CastImageFilter<CharImageType, FloatImageType> CastFilterType;
CastFilterType::Pointer castfilter = CastFilterType::New();
castfilter->SetInput(reader->GetOutput());
5.创建中值滤波器,并配置参数:
// 创建中值滤波器
typedef itk::MedianImageFilter<FloatImageType, FloatImageType> FilterType;
FilterType::Pointer filter = FilterType::New();
filter->SetInput(castfilter->GetOutput());
// 设置参数
FilterType::InputSizeType radius;
radius.Fill(3); // 设置中值滤波器的半径
filter->SetRadius(radius);
6.类型转换:
// 将浮点图像转换为unsigned char类型
typedef itk::RescaleIntensityImageFilter<FloatImageType, CharImageType> RescaleFilterType;
RescaleFilterType::Pointer castfilter2 = RescaleFilterType::New();
castfilter2->SetInput(filter->GetOutput());
7.连接过滤器输出到写入器并执行写入操作:
writer->SetInput(castfilter2->GetOutput());
try
{writer->Update();
}
catch (itk::ExceptionObject &error)
{std::cerr << "Error: " << error << std::endl;return EXIT_FAILURE;
}
完整代码
#include <itkImage.h>
#include <itkImageFileReader.h>
#include <itkImageFileWriter.h>
#include <itkMedianImageFilter.h>
#include <itkRescaleIntensityImageFilter.h>
#include <itkJPEGImageIOFactory.h>
#include <itkCastImageFilter.h>int main()
{// 初始化typedef itk::Image<unsigned char, 2> CharImageType;typedef itk::Image<float, 2> FloatImageType;typedef itk::ImageFileReader<CharImageType> ReaderType;typedef itk::ImageFileWriter<CharImageType> WriterType;itk::JPEGImageIOFactory::RegisterOneFactory();ReaderType::Pointer reader = ReaderType::New();WriterType::Pointer writer = WriterType::New();// 设置reader->SetFileName("test.jpg"); // 要读取的文件名writer->SetFileName("median_output3.jpg"); // 写入的文件名// 类型转换typedef itk::CastImageFilter<CharImageType, FloatImageType> CastFilterType;CastFilterType::Pointer castfilter = CastFilterType::New();castfilter->SetInput(reader->GetOutput());// 创建中值滤波器typedef itk::MedianImageFilter<FloatImageType, FloatImageType> FilterType;FilterType::Pointer filter = FilterType::New();filter->SetInput(castfilter->GetOutput());// 设置参数FilterType::InputSizeType radius;radius.Fill(3); // 设置中值滤波器的半径filter->SetRadius(radius);// 将浮点图像转换为unsigned char类型typedef itk::RescaleIntensityImageFilter<FloatImageType, CharImageType> RescaleFilterType;RescaleFilterType::Pointer castfilter2 = RescaleFilterType::New();castfilter2->SetInput(filter->GetOutput());// 输出writer->SetInput(castfilter2->GetOutput());try{writer->Update();}catch (itk::ExceptionObject &error){std::cerr << "Error: " << error << std::endl;return EXIT_FAILURE;}std::cout << "Median filtering completed successfully." << std::endl;return EXIT_SUCCESS;
}
测试效果
通过调整参数,可以实现不同的滤波效果。
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