ipol上的BM3D在VS2015下编译使用

ipol上的BM3D在VS2015下编译使用

主要是参考了《Windows下编译测试BM3D算法效果》这篇文章，它在输出png结果的时候，遇到了问题，使用最新(lpng1634)就没问题了，所以这里也进行下更新。实际上github上面BM3D的代码有很多，比如

• HomeOfVapourSynthEvolution/VapourSynth-BM3D
  这个应该是VapourSynth开源视频处理软件里面的一个子功能，实现了BM3D和VBM3D的算法，并且封装得比较严实，不知道是否做了代码优化；
• yspMing/BM3D
  这个还是修改自ipol上的BM3D源码，然后使用opencv来存储图像的；
• qianghaowork/BM3Ddenoising
  这个用了opencv，然后里边的测试结果如下所示：Execution time ~ 1min ~ 3 min ~ 10min，这远远慢于ipol里面的代码。

以上就是github里面使用c++实现BM3D算法、star数最多、实现比较靠谱的仓库，跟ipol的代码相比，考虑到代码可读性、执行效率等因素，还是推荐采用ipol的代码，学习起来更加方便，而且如果要进行改进，以此为基础也是很不错的。

一、算法、代码介绍

在我之前的文章(BM3D(Block-Matching and 3D filtering)读后感)里面，已经详细地对算法进行了说明，这里还是可以提一下，BM3D是目前公认的去噪效果最好的算法之一：

The baseline for high-quality image denoising using patches remains block matching with 3D filtering (BM3D) [2]. Knaus C, Zwicker M. Progressive Image Denoising[J]. Image Processing IEEE Transactions on, 2014, 23(7):3114-3125.

项目地址(http://www.ipol.im/pub/art/2012/l-bm3d/)

代码地址(http://www.ipol.im/pub/art/2012/l-bm3d/bm3d_src.zip)

论文地址(http://www.cs.tut.fi/~foi/GCF-BM3D/BM3D_TIP_2007.pdf)

1. 代码依赖

libpng library and the fftw library，这里编译libpng的dll和lib要走点弯路。

2. OpenMP支持

在VS里面把OpenMP打开，就可以把输入图像分割成n块(处理器核数)同时处理，速度更快。

3. 输入与输出

./BM3Ddenoising
The generic way to run the code is:

./BM3Ddenoising cinput.png sigma ImNoisy.png ImBasic.png ImDenoised.png ImDiff.png ImBias.png
ImDiffBias.png computeBias 2DtransformStep1 useSD1 2DtransformStep2 useSD2 ColorSpace

with :

• cinput.png is a noise-free image;
• sigma is the value of the noise which will be added to cinput.png;
• ImNoisy.png will contain the noisy image;
• ImBasic.png will contain the result of the first step of the algorithm;
• ImDenoised.png will contain the final result of the algorithm;
• ImDiff.png will contain the difference between cinput.png and ImDenoised.png;
• ImBias.png will contain the result of the algorithm applied on cinput.png;
• ImDiffBias.png will contain the difference between cinput.png and ImBias.png;
• computeBias : see (3);
• 2DtransformStep1: choice of the 2D transform which will be applied in the first step of the
  algorithm. See (4);
• useSD1 : see (1) below;
• 2DtransformStep2: choice of the 2D transform which will be applied in the second step of the
  algorithm. See (4);
• useSD2 : see (2);
• ColorSpace : choice of the color space on which the image will be applied. See (5).

Example, run
./BM3Ddenoising cinput.png 10 ImNoisy.png ImBasic.png ImDenoised.png ImDiff.png ImBias.png
ImDiffBias.png 1 bior 0 dct 1 opp

二、VS2015编译运行

平台：WIN7 x64,VS2015
建好工程，这里我用的是文件-新建-从现有代码创建项目加入png和fftw的第三方库就可以了。

1. fftw库配置

现在64位最新版本是fftw-3.3.5-dll64，里面已经包含了dll文件，将dll文件的目录添加到系统环境变量里面就可以了，如果还需要lib的话，可以参考这篇文章libfftw3-3之正确生成x64和x32的lib文件，操作详细有效。

.\VS15\VC\bin cmd
lib /machine:x64 /def:libfftw3-3.def
lib /machine:x64 /def:libfftw3f-3.def
lib /machine:x64 /def:libfftw3l-3.def

将这些加到依赖里面，这里还需要修改几处代码：

// 源码
//! Allocate plan for FFTW library

//fftwf_plan plan_2d_for_1[nb_threads];
//fftwf_plan plan_2d_for_2[nb_threads];
//fftwf_plan plan_2d_inv[nb_threads];

// 改成如下

fftwf_plan* plan_2d_for_1 = new fftwf_plan[nb_threads];
fftwf_plan* plan_2d_for_2 = new fftwf_plan[nb_threads];
fftwf_plan* plan_2d_inv = new fftwf_plan[nb_threads];

2. 使用头文件unistd.h

在默认库文件夹下（例如D:\Program Files\Microsoft Visual Studio\VC98\INCLUDE\）添加一个unistd.h文件即可，其内容如下：

#ifndef _UNISTD_H
#define _UNISTD_H
#include <io.h>
#include <process.h>
#endif /* _UNISTD_H */

3. libpng库配置

这个东西主要是为了图像的读写操作，实际上你可以把这个给换成其它方法，比如opencv，BM3D的核心代码是使用vector将图像拉成一维矩阵来存储的，所以用不用libpng都可以。如果非要，那就去libpng的官网上下载就可以了。这里我使用的是libpng1.6.34，里面包含有lpng1634和zlib-1.2.8，在.\lpng1634\projects\vstudio里直接双击打开vstudio.sln，打开后生成lib就可以了，这里需要注意一下的是，它默认是x86的，如果是x64平台，需要自己在配置管理器里面添加x64的配置。

用libpng1.6.34是没啥问题的，png图像能读写。

4. OpenMP的for循环使用整形

出错的地方，修改成整形就好了。