基于C语言的最大值滤波

本文介绍了一种二维图像最大值滤波算法的实现细节,包括图像的扩展处理、行方向和列方向最大值的查找,以及最终滤波结果的生成。该算法通过寻找每个像素周围特定邻域内的最大值来增强图像特征。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

void MaxFilter(unsigned int *src, unsigned int *dst, int width, int height)
{
	assert(src != NULL);
	assert(dst != NULL);
	assert(width >= 0);
	assert(height >= 0);

	memset(expandDwtImageBuff, 0, EXPAND_IMAGE_SIZE * sizeof(unsigned int));
	memset(maxCols, 0, EXPAND_IMAGE_SIZE * sizeof(unsigned int));
	memset(maxRows, 0, EXPAND_IMAGE_SIZE * sizeof(unsigned int));
	int expWidth = width + 2 * EXPAND_SIZE;
	int expHeight = height + 2 * EXPAND_SIZE;

	// 对输入图像进行扩展
	for (int y = 0; y < height; y++)
	{
		for (int x = 0; x < width; x++)
			expandDwtImageBuff[(y + EXPAND_SIZE) * expWidth + x + EXPAND_SIZE] = src[y * width + x];
	}

	// 找行方向的最大值(每一行41*1邻域的最大值)
	unsigned int maxColValue = 0;	// 最大值
	Point maxColPos = { 0, 0 };		// 最大值坐标
	const int localDwtLen = 2 * EXPAND_SIZE + 1;

	for (int y = EXPAND_SIZE; y < height + EXPAND_SIZE; y++)
	{
		int starty = y;
		int endy = starty;
		for (int x = EXPAND_SIZE; x < width + EXPAND_SIZE; x++)
		{
			if (expandDwtImageBuff[y * expWidth + x] > 0)
			{
				int startx = x - EXPAND_SIZE;
				int endx = x + EXPAND_SIZE;

				// 最大值求解
				if (x == EXPAND_SIZE || maxColPos.x < startx)
				{
					GetMaxLocation(expandDwtImageBuff + starty * expWidth + startx, localDwtLen, &maxColValue, &maxColPos.x);
					maxColPos.x += startx;
					maxColPos.y += starty;
					maxCols[y * expWidth + x] = maxColValue;
				}
				else
				{

					// 在移入的范围内,比较最大值和移入值
					int newValue = expandDwtImageBuff[y * expWidth + endx];
					if (newValue >= maxColValue)
					{
						maxColValue = newValue;
						maxColPos.x = endx;
						maxColPos.y = y;
					}
					maxCols[y * expWidth + x] = maxColValue;
				}
			}
		}
		maxColPos.x = 0;
		maxColPos.y = 0;
	}

	// 找列方向的最大值(maxCols中每一列1*41邻域的最大值)
	unsigned int maxRowValue = 0;
	Point maxRowPos = { 0, 0 };
	unsigned int localDwtBuff[2 * EXPAND_SIZE + 1] = { 0 };

	for (int x = EXPAND_SIZE; x < width + EXPAND_SIZE; x++)
	{
		int startx = x;
		int endx = startx;
		for (int y = EXPAND_SIZE; y < height + EXPAND_SIZE; y++)
		{
			int starty = y - EXPAND_SIZE;
			int endy = y + EXPAND_SIZE;

			// 最大值求解
			if (y == EXPAND_SIZE || maxRowPos.y < starty)
			{
				for (int i = 0; i < localDwtLen; i++)
					localDwtBuff[i] = maxCols[(starty + i) * expWidth + startx];
				GetMaxLocation(localDwtBuff, localDwtLen, &maxRowValue, &maxRowPos.y);
				maxRowPos.y += starty;
				maxRows[y * expWidth + x] = maxRowValue;
			}
			else
			{
				// 在移入的范围内,比较最大值和移入值
				// 移入值为1*41矩形区域中最后一个值
				int newValue = maxCols[endy * expWidth + x];
				if (newValue >= maxRowValue)
				{
					maxRowValue = newValue;
					maxRowPos.y = endy;
				}
				maxRows[y * expWidth + x] = maxRowValue;
			}

			if (expandDwtImageBuff[y * expWidth + x] == 0)
				maxRows[y * expWidth + x] = 0;
		}
	}

	// 切掉扩展出来的边缘
	for (int y = 0; y < height; y++)
	{
		for (int x = 0; x < width; x++)
			dst[y * width + x] = maxRows[(y + EXPAND_SIZE) * expWidth + x + EXPAND_SIZE];
	}
}

 

1、限幅滤波法(又称程序判断滤波法) A、方法: 根据经验判断,确定两次采样允许的最大偏差值(设为A) 每次检测到新值时判断: 如果本次值与上次值之差A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值 B、优点: 能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰 C、缺点 无法抑制那种周期性的干扰 平滑度差 2、中位值滤波法 A、方法: 连续采样N次(N取奇数) 把N次采样值按大小排列 取中间值为本次有效值 B、优点: 能有效克服因偶然因素引起的波动干扰 对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果 C、缺点: 对流量、速度等快速变化的参数不宜 3、算术平均滤波法 A、方法: 连续取N个采样值进行算术平均运算 N值较大时:信号平滑度较高,但灵敏度较低 N值较小时:信号平滑度较低,但灵敏度较高 N值的选取:一般流量,N=12;压力:N=4 B、优点: 适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波 这样信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近上下波动 C、缺点: 对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用 比较浪费RAM 4、递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法) A、方法: 把连续取N个采样值看成一个队列 队列的长度固定为N 每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则) 把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果 N值的选取:流量,N=12;压力:N=4;液面,N=4~12;温度,N=1~4 B、优点: 对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高 适用于高频振荡的系统 C、缺点: 灵敏度低 对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差 不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差 不适用于脉冲干扰比较严重的场合 比较浪费RAM 5、中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法) A、方法: 相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法” 连续采样N个数据,去掉一个最大值和一个最小值 然后计算N-2个数据的算术平均值 N值的选取:3~14 B、优点: 融合了两种滤波法的优点 对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差 C、缺点: 测量速度较慢,和算术平均滤波法一样 比较浪费RAM 6、限幅平均滤波法 A、方法: 相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法” 每次采样到的新数据先进行限幅处理, 再送入队列进行递推平均滤波处理 B、优点: 融合了两种滤波法的优点 对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差 C、缺点: 比较浪费RAM 7、一阶滞后滤波法 A、方法: 取a=0~1 本次滤波结果=(1-a)*本次采样值+a*上次滤波结果 B、优点: 对周期性干扰具有良好的抑制作用 适用于波动频率较高的场合 C、缺点: 相位滞后,灵敏度低 滞后程度取决于a值大小 不能消除滤波频率高于采样频率的1/2的干扰信号 8、加权递推平均滤波法 A、方法: 是对递推平均滤波法的改进,即不同时刻的数据加以不同的权 通常是,越接近现时刻的数据,权取得越大。 给予新采样值的权系数越大,则灵敏度越高,但信号平滑度越低 B、优点: 适用于有较大纯滞后时间常数的对象 和采样周期较短的系统 C、缺点: 对于纯滞后时间常数较小,采样周期较长,变化缓慢的信号 不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度,滤波效果差 9、消抖滤波法 A、方法: 设置一个滤波计数器 将每次采样值与当前有效值比较: 如果采样值=当前有效值,则计数器清零 如果采样值当前有效值,则计数器+1,并判断计数器是否>=上限N(溢出) 如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清计数器 B、优点: 对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果, 可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动 C、缺点: 对于快速变化的参数不宜 如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将干扰值当作有效值导入系统 10、限幅消抖滤波法 A、方法: 相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法” 先限幅,后消抖 B、优点: 继承了“限幅”和“消抖”的优点 改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统 C、缺点: 对于快速变化的参数不宜
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