基于 opencv图像去噪

                                                                                             -------------------开通头条号--------------------

实验名称	图像去噪
实验目的	1、掌握算术均值滤波器、几何均值滤波器、谐波和逆谐波均值滤波器进行图像去噪的算法 2、掌握利用中值滤波器进行图像去噪的算法 3、掌握自适应中值滤波算法 4、掌握自适应局部降低噪声滤波器去噪算法 5、掌握彩色图像去噪步骤
实验内容	1、均值滤波 具体内容：利用 OpenCV 对灰度图像像素进行操作，分别利用算术均值滤波器、几何均值滤波器、谐波和逆谐波均值滤波器进行图像去噪。模板大小为5*5。（注：请分别为图像添加高斯噪声、胡椒噪声、盐噪声和椒盐噪声，并观察滤波效果） 2、中值滤波 具体内容：利用 OpenCV 对灰度图像像素进行操作，分别利用 5*5 和 9*9尺寸的模板对图像进行中值滤波。（注：请分别为图像添加胡椒噪声、盐噪声和椒盐噪声，并观察滤波效果） 3、自适应均值滤波。 具体内容：利用 OpenCV 对灰度图像像素进行操作，设计自适应局部降低噪声滤波器去噪算法。模板大小 7*7（对比该算法的效果和均值滤波器的效果） 4、自适应中值滤波 具体内容：利用 OpenCV 对灰度图像像素进行操作，设计自适应中值滤波算法对椒盐图像进行去噪。模板大小 7*7（对比中值滤波器的效果） 5、彩色图像均值滤波 具体内容：利用 OpenCV 对彩色图像 RGB 三个通道的像素进行操作，利用算术均值滤波器和几何均值滤波器进行彩色图像去噪。模板大小为 5*5。
实验完成情况	1、 实验步骤：先为灰度图像添加高斯噪声、胡椒噪声、盐噪声和椒盐噪声，再分别利用算术均值滤波器、几何均值滤波器、谐波和逆谐波均值滤波器进行图像去噪。模板大小为5*5。 核心代码如下： 添加各类噪声： IplImage* AddGuassianNoise(IplImage* src)    //添加高斯噪声 {     IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); IplImage* noise = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); CvRNG rng = cvRNG(-1); cvRandArr(&rng,noise,CV_RAND_NORMAL,cvScalarAll(0),cvScalarAll(15)); cvAdd(src,noise,dst); return dst; } IplImage* AddPepperNoise(IplImage* src)      //添加胡椒噪声，随机黑色点 {     IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); cvCopy(src, dst); for(int k=0; k<8000; k++)     {    int i = rand()%src->height;    int j = rand()%src->width;        CvScalar s = cvGet2D(src, i, j);    if(src->nChannels == 1)        {       s.val[0] = 0;    }        else if(src->nChannels==3)        {       s.val[0]=0;       s.val[1]=0;       s.val[2]=0;        }    cvSet2D(dst, i, j, s);     } return dst; } IplImage* AddSaltNoise(IplImage* src)       //添加盐噪声，随机白色点 {     IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); cvCopy(src, dst); for(int k=0; k<8000; k++)     {     int i = rand()%src->height;     int j = rand()%src->width;         CvScalar s = cvGet2D(src, i, j);     if(src->nChannels == 1)         {     s.val[0] = 255;     }         else if(src->nChannels==3)         {     s.val[0]=255;     s.val[1]=255;     s.val[2]=255;         }     cvSet2D(dst, i, j, s);     } return dst; } IplImage* AddPepperSaltNoise(IplImage* src)    //添加椒盐噪声，随机黑白点 {     IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); cvCopy(src, dst); for(int k=0; k<8000; k++)     {     int i = rand()%src->height;     int j = rand()%src->width;     int m = rand()%2;         CvScalar s = cvGet2D(src, i, j);     if(src->nChannels == 1)         {    if(m==0)            {            s.val[0] = 255;    }            else            {        s.val[0] = 0;    }     }         else if(src->nChannels==3)         {    if(m==0)            {       s.val[0]=255;       s.val[1]=255;       s.val[2]=255;    }            else            {           s.val[0]=0;       s.val[1]=0;       s.val[2]=0;    }         }     cvSet2D(dst, i, j, s);     } return dst; } 各类滤波器实现： //算术均值滤波器——模板大小5*5 IplImage* ArithmeticMeanFilter(IplImage* src) {     IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels);     cvSmooth(src,dst,CV_BLUR,5);     return dst; } //几何均值滤波器——模板大小5*5 IplImage* GeometryMeanFilter(IplImage* src) { IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); int row, col; int h=src->height; int w=src->width; double mul[3]; double dc[3]; int mn; //计算每个像素的去噪后color值 for(int i=0;i<src->height;i++){ for(int j=0;j<src->width;j++){ mul[0]=1.0; mn=0; //统计邻域内的几何平均值，邻域大小5*5 for(int m=-2;m<=2;m++){ row = i+m; for(int n=-2;n<=2;n++){ col = j+n; if(row>=0&&row<h && col>=0 && col<w){ CvScalar s = cvGet2D(src, row, col); mul[0] = mul[0]*(s.val[0]==0?1:s.val[0]);   //邻域内的非零像素点相乘 mn++; } } } //计算1/mn次方 CvScalar d; dc[0] = pow(mul[0], 1.0/mn); d.val[0]=dc[0]; //统计成功赋给去噪后图像。 cvSet2D(dst, i, j, d); } } return dst; } //谐波均值滤波器——模板大小5*5 IplImage* HarmonicMeanFilter(IplImage* src) { IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); int row, col; int h=src->height; int w=src->width; double sum[3]; double dc[3]; int mn; //计算每个像素的去噪后color值 for(int i=0;i<src->height;i++){ for(int j=0;j<src->width;j++){ sum[0]=0.0; mn=0; //统计邻域,5*5模板 for(int m=-2;m<=2;m++){ row = i+m; for(int n=-2;n<=2;n++){ col = j+n; if(row>=0&&row<h && col>=0 && col<w){ CvScalar s = cvGet2D(src, row, col); sum[0] = sum[0]+(s.val[0]==0?255:255/s.val[0]); mn++; } } } CvScalar d; dc[0] = mn*255/sum[0]; d.val[0]=dc[0]; //统计成功赋给去噪后图像。 cvSet2D(dst, i, j, d); } } return dst; } //逆谐波均值大小滤波器——模板大小5*5 IplImage* InverseHarmonicMeanFilter(IplImage* src) { IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); //cvSmooth(src,dst,CV_BLUR,5); int row, col; int h=src->height; int w=src->width; double sum[3]; double sum1[3]; double dc[3]; double Q=2; //计算每个像素的去噪后color值 for(int i=0;i<src->height;i++){ for(int j=0;j<src->width;j++){ sum[0]=0.0; sum1[0]=0.0; //统计邻域 for(int m=-2;m<=2;m++){ row = i+m; for(int n=-2;n<=2;n++){ col = j+n; if(row>=0&&row<h && col>=0 && col<w){ CvScalar s = cvGet2D(src, row, col); sum[0] = sum[0]+pow(s.val[0]/255, Q+1); sum1[0] = sum1[0]+pow(s.val[0]/255, Q); } } } //计算1/mn次方 CvScalar d; dc[0] = (sum1[0]==0?0:(sum[0]/sum1[0]))*255; d.val[0]=dc[0]; //统计成功赋给去噪后图像。 cvSet2D(dst, i, j, d); } } return dst; } 实验结果如图所示：(从左至右，从上至下分别为原图像、加噪图像、算术均值处理图像、几何均值处理图像、谐波均值处理图像、逆谐波均值处理图像) (1)高斯噪声： (2)胡椒噪声： (3)盐噪声 (4)椒盐噪声 2、 实验步骤：先为灰度图像添加胡椒噪声、盐噪声和椒盐噪声，再分别利用5*5 和 9*9尺寸的模板对图像进行中值滤波。 核心代码如下： IplImage* MedianFilter_5_5(IplImage* src){ IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); cvSmooth(src,dst,CV_MEDIAN,5); return dst; } IplImage* MedianFilter_9_9(IplImage* src){ IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); cvSmooth(src,dst,CV_MEDIAN,9); return dst; } 实验结果如下图（灰度图像和加噪图像第一问中已给出，下面只列出分别利用5*5 和 9*9尺寸的模板对图像进行中值滤波后的图像）： 灰度图像加胡椒噪声，分别利用5*5 和 9*9尺寸的模板对图像进行中值滤波。 灰度图像加盐噪声，分别利用5*5 和 9*9尺寸的模板对图像进行中值滤波。 灰度图像加椒盐噪声，分别利用5*5 和 9*9尺寸的模板对图像进行中值滤波。 3、 实验步骤：自适应均值滤波（以高斯噪声为例），先为灰度图像添加高斯噪声，再利用7*7尺寸的模板对图像进行自适应均值滤波。 核心代码如下： IplImage* SelfAdaptMeanFilter(IplImage* src){ IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); cvSmooth(src,dst,CV_BLUR,7); int row, col; int h=src->height; int w=src->width; int mn; double Zxy; double Zmed; double Sxy; double Sl; double Sn=100; for(int i=0;i<src->height;i++){ for(int j=0;j<src->width;j++){ CvScalar xy = cvGet2D(src, i, j); Zxy = xy.val[0]; CvScalar dxy = cvGet2D(dst, i, j); Zmed = dxy.val[0]; Sl=0; mn=0; for(int m=-3;m<=3;m++){ row = i+m; for(int n=-3;n<=3;n++){ col = j+n; if(row>=0&&row<h && col>=0 && col<w){ CvScalar s = cvGet2D(src, row, col); Sxy = s.val[0]; Sl = Sl+pow(Sxy-Zmed, 2); mn++; } } } Sl=Sl/mn; CvScalar d; d.val[0]=Zxy-Sn/Sl*(Zxy-Zmed); cvSet2D(dst, i, j, d); } } return dst; } 实验结果如图： 4、 实验步骤：自适应中值滤波（以椒盐噪声为例），先为灰度图像添加椒盐噪声，再利用7*7尺寸的模板对图像进行自适应中值滤波。 核心代码如下： IplImage* SelfAdaptMedianFilter(IplImage* src){ IplImage* dst = cvCreateImage(cvGetSize(src),src->depth,src->nChannels); int row, col; int h=src->height; int w=src->width; double Zmin,Zmax,Zmed,Zxy,Smax=7; int wsize; //计算每个像素的去噪后color值 for(int i=0;i<src->height;i++){ for(int j=0;j<src->width;j++){ //统计邻域 wsize=1; while(wsize<=3){ Zmin=255.0; Zmax=0.0; Zmed=0.0; CvScalar xy = cvGet2D(src, i, j); Zxy=xy.val[0]; int mn=0; for(int m=-wsize;m<=wsize;m++){ row = i+m; for(int n=-wsize;n<=wsize;n++){ col = j+n; if(row>=0&&row<h && col>=0 && col<w){ CvScalar s = cvGet2D(src, row, col); if(s.val[0]>Zmax){ Zmax=s.val[0]; } if(s.val[0]<Zmin){ Zmin=s.val[0]; } Zmed=Zmed+s.val[0]; mn++; } } } Zmed = Zmed/mn; CvScalar d; if((Zmed-Zmin)>0 && (Zmed-Zmax)<0){ if((Zxy-Zmin)>0 && (Zxy-Zmax)<0){ d.val[0]=Zxy; }else{ d.val[0]=Zmed; } cvSet2D(dst, i, j, d); break; } else { wsize++; if(wsize>3){ CvScalar d; d.val[0]=Zmed; cvSet2D(dst, i, j, d); break; } } } } } return dst; } 实验结果如图： 5、 实验步骤：利用 OpenCV 对彩色图像 RGB 三个通道的像素进行操作，利用算术均值滤波器和几何均值滤波器进行彩色图像去噪。模板大小为 5*5。 实验代码参照问题一，选择彩色图片、算术均值滤波器和几何均值滤波器进行彩色图像去噪。 实验结果如下图（以椒盐噪声为例）： 利用算术均值滤波器： 利用几何均值滤波器：
实验中的问题	实验问题：几何均值滤波以及谐波、逆谐波滤波没有对应的库函数 解决方法：通过学习书本对应章节，根据公式写出程序
实验结果