中位值滤波法

中位值滤波法是一种数字图像处理中常用的平滑滤波方法,其主要原理是对图像中每个像素周围的像素值进行排序,然后取其中位数作为该像素点的新值,达到去除图像中噪声和保留边缘信息的目的。具体步骤如下:

  1. 将像素点周围的像素值按照大小进行排序;

  2. 取排序后的中间值作为该像素点的新值;

  3. 对整幅图像进行遍历,对每个像素点都进行上述操作;

  4. 最终得到的图像即为经过中位值滤波处理后的图像。

中位值滤波法适用于去除图像中的椒盐噪声和脉冲噪声等随机噪声,但对于高斯噪声等非随机噪声效果并不明显。同时,由于需要对每个像素点周围的像素进行排序,因此在大尺寸滤波矩阵和高分辨率图像中计算复杂度较高,会影响处理速度。

在这里插入图片描述

一、C 实现中位值滤波法及代码详解

中位值滤波法是一种非线性滤波方法,它将像素的值替换为像素周围邻域内像素值的中位数。这种滤波方法可以有效地消除噪声,保留边缘信息,因此在图像处理中被广泛应用。

详细实现步骤如下:

  1. 遍历图像所有像素点,对于每个像素点,以它为中心取出一个大小为(2k+1)×(2k+1)的窗口,其中k为中位值滤波器的半径。如果像素点在图像边缘,则窗口大小会被削减。

  2. 将窗口内的所有像素点的灰度值按从小到大的顺序排列,找到中间值。如果窗口大小为偶数,则取中间两个值的平均值作为中位数。

  3. 将该像素的灰度值替换为中位数。

  4. 重复1-3步骤,直到遍历完整张图像。

下面是C语言实现中位值滤波法的代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define WIDTH  512  // 图像宽度
#define HEIGHT 512  // 图像高度
#define RADIUS 2    // 滤波器半径
#define LENGTH (RADIUS*2+1)*(RADIUS*2+1) // 滤波器长度

// 读取二进制图像
void read_image_data(char* filename, unsigned char* data) {
   
    FILE* fp = fopen(filename, "rb");
    fread(data, 1, WIDTH*HEIGHT, fp);
    fclose(fp);
}

// 保存二进制图像
void save_image_data(char* filename, unsigned char* data) {
   
    FILE* fp = fopen(filename, "wb");
    fwrite(data, 1, WIDTH*HEIGHT, fp);
    fclose(fp
### 中位值滤波法 (Median Filtering) 的 C 语言实现 **中位值滤波法**是一种常见的图像处理和信号处理技术,用于去除噪声。它通过将每个像素点的灰度值替换为其邻域内的中位数来达到平滑效果。相比均值滤波等其他方法,它可以更好地保留边缘信息。 #### 算法步骤: 1. **选择窗口大小**:通常是一个奇数尺寸的方形窗口(如 3x3、5x5),该窗口会在整个图像上移动。 2. **提取邻域内元素**:对于每一个中心位置,获取其周围所有元素构成的新数组。 3. **排序并取中间值**:对该新数组按升序排列,并取出排在最中央的那个数值作为当前像素的新值。 4. **更新原图对应坐标处的颜色分量**。 5. **继续下一个像素直到完成整幅图片遍历**。 下面是具体的 `C` 实现代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义函数声明 void medianFilter(int *inputImg, int width, int height); int main() { // 示例输入矩阵(假设已经读入) const int WIDTH = 5; const int HEIGHT = 5; /* 初始化一个测试数据集 */ int inputImage[HEIGHT][WIDTH] = { {80, 90, 70, 60, 10}, {85, 75, 95, 85, 90}, {90, 80, 100, 70, 85}, {60, 70, 80, 90, 80}, {70, 80, 90, 100, 95} }; printf("原始图像:\n"); for(int i=0; i<HEIGHT; ++i){ for(int j=0; j<WIDTH; ++j){ printf("%d ", inputImage[i][j]); } putchar('\n'); } // 调用中值滤波器函数 medianFilter((int *)inputImage, WIDTH, HEIGHT); return 0; } /** * @brief 对给定的一维数组进行快速排序 */ static void quickSort(int arr[], int low, int high) { if(low<high){ int pi = partition(arr,low,high); quickSort(arr,low,pi-1); quickSort(arr,pi+1,high); } } /** Partition function used in Quick Sort Algorithm */ static int partition(int arr[], int low, int high) { int pivot = arr[high]; int i=(low - 1); for(int j = low;j <= high-1;++j){ if(arr[j]<pivot){ ++i; swap(&arr[i],&arr[j]); } } swap(&arr[i + 1], &arr[high]); return(i + 1); } static inline void swap(int *a, int *b){ (*a)^=*b; (*b)=(*a)^(*b); (*a)=(*a)^(*b); }; // 中值滤波算法主程序入口 void medianFilter(int *img, int w, int h) { #define WINDOW_SIZE 3 int windowBuffer[WINDOW_SIZE * WINDOW_SIZE]; // 缓存窗口内容的空间 // 遍历每个像素点 for (int y = 1; y < h - 1; ++y) { for (int x = 1; x < w - 1; ++x) { // 提取指定区域的所有相邻像素到缓冲区 for (int ky = -1; kx <= 1; ++kx) { windowBuffer[(ky + 1)*WINDOW_SIZE+(kx + 1)] = img[(y + ky) * w + (x + kx)]; } } // 对于缓存的数据做快排操作求解出其中位数 quickSort(windowBuffer, 0, sizeof(windowBuffer)/sizeof(windowBuffer[0]) - 1); // 使用找到的中位数替代原来的像素强度值 *(img+y*w+x)=(windowBuffer[sizeof(windowBuffer)/2]); } } // 打印结果图像 puts("\n经过中值滤波后的图像:"); for(int row=0;row<h;row++){ for(int col=0;col<w;col++) printf("%d\t",*(img+row*w+col)); putchar('\n'); } } ``` 请注意这只是一个简单的演示版本,在实际应用时可能需要考虑边界条件和其他优化措施。 --- 为了简化上述代码以便更容易理解核心思想,这里省略了一些复杂的错误检查机制以及对边界的特殊处理;真实的项目里建议添加额外保护逻辑以防止越界访问等问题的发生。
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