matlab 邻域操作 colfilt、nlfilter、imfilter的使用详解和比较

matlab 邻域操作 colfilt、nlfilter、imfilter的使用详解和比较

 (2013-11-13 11:13:26)

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标签：  教育

一 img = colfilt(img,[m n],'block_type', @myfunction);

colfilt是matlab中邻域操作速度最快的一种，但它占有内存较大。

 

usage:（参见help colfilt）

1 读入img，得到img.rows*img.size矩阵；

2 对每个像素，取[m n]的邻域，对边界处，默认为0填充；（也可用replicate等填充，举例见下）

3 对每个邻域像素，按列顺序遍历，展开成m*n为列向量；

4 调用im2col函数，将img.rows*img.size个列向量组合成（m*n）*（img.rows*img.size）的临时矩阵；

5 myfunction对整个临时矩阵的每一列操作，如myfunction为mean，则对临时矩阵的每一列算平均值，最后返回

  1*（img.rows*img.size）的行向量；

6 调用col2im函数，将1*（img.rows*img.size）的行向量转化成img.rows*img.size的矩阵，得到结果。

 

另外：

1 matlab中矩阵的第一行是1，而c++中是0！

2 colfilt步骤4中临时矩阵的列是动态的，故所有涉及到某一列的操作都出错，但是为什么这样设计呢？

  （一个理解：matlab每次在临时矩阵中取随机列数的子矩阵，对其进行myfunction的操作）

 

实例：

% testing 对矩阵取邻域中中间位置的值，返回原矩阵；

 b= [1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5]

 

c=colfilt(b, [3 3], 'sliding', @myfilter)；

 

function re = myfilter(A)

 

rows = size(A, 1);

rows = floor(rows/2 +1);

re = A(rows, :);

 

end

 

以上得到正确的结果。

关键：自定义函数返回的必须是1*（？？？）的行向量！

 

如果将：

rows = size(A, 1);

rows = floor(rows/2 +1);

re = A(rows, :);

改为：

[rows cols] = size(A）;

rows = floor(rows*cols/2 +1);

re = A(rows, :);

结果出错：

Error in ==> colfilt at 149

        b = reshape(feval_r(fun,x,params{:}), size(a));

原因在于：cols是动态变化的！

 

填充举例：

在应用colfilt前进行相关填充操作，这里举例replicate：

 b=[1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5];

c = padarray(b, [2 2], 'replicate') 

replicate后面的参数direction默认为both，即四个方向都填充。得到：

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

在应用colfilter: a=colfilt(c, [3 3], 'sliding', @myfilter)，得到：

a =

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

     1     1     1     2     3     4     5     5     5

还原到原来的大小：

 [m n]= size(a)

 a = a(3:m-2,3:n-2)，得到：

a =

     1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5

     1     2     3     4     5

 

二  B = nlfilter(A, [m n], @myfun)

usage:（参见help nlfilter）

1 读入img，得到img.rows*img.size矩阵；

2 对每个像素，取[m n]的邻域，对边界处，默认为0填充；（也可用replicate等填充，举例见下）

3 调用fun函数，传入参数为m*n矩阵，返回的是邻域中心的新值；

4 循环遍历整张图片所有像素，得到结果。

 

比较：colfilt中的myfuncition处理的是（m*n）*（img.rows*img.size）的临时矩阵，实际应用

 

myfunction时，每次传入的矩阵列数是动态变化的！故定义中任何有关列数的操作都是错误的！

nlfilter中的myfuncition处理的是每个像素对应的邻域构成的m*n矩阵，定义时就当固定矩阵处理。

 

三 B = imfilter(A, H, option1, option2,...)

usage:colfilt和nlfilter主要用在非线性滤波中，imfilter则用在线性滤波中。

A:待处理的矩阵；

H：滤波模板，matlab中定义了很多现成的滤波模板；

option1：边界参数，定义怎样填充A的边界，replicate还是0或者是circular；

option2：输出参数，'same'表示输出矩阵和输入一样大；'full'输出矩阵和填充后矩阵一样大。

matlab 邻域操作 colfilt、nlfilter、imfilter的使用详解和比较_流浪的大锤_新浪博客 http://blog.sina.com.cn/s/blog_bfb1429c0101kkzm.html