濾波實(shí)際上是信號處理里的一個(gè)概念，而圖像本身也可以看成是一個(gè)二維的信號。其中像素點(diǎn)灰度值的高低代表信號的強(qiáng)弱。

高頻：圖像中灰度變化劇烈的點(diǎn)。

低頻：圖像中平坦的，灰度變化不大的點(diǎn)。

根據(jù)圖像的高頻與低頻的特征，我們可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的高通與低通濾波器，高通濾波可以檢測圖像中尖銳、變化明顯的地方；低通濾波可以讓圖像變得光滑，濾除圖像中的噪聲。

下面我們來看一下OpenCV中的一些濾波函數(shù)：

一、低通濾波

1，blur函數(shù)

這個(gè)函數(shù)是一個(gè)平滑圖像的函數(shù)，它用一個(gè)點(diǎn)鄰域內(nèi)像素的平均灰度值來代替該點(diǎn)的灰度。

cv::blur(p_w_picpath,result,cv::Size(5,5));

2，高斯模糊

上面的blur的平滑原理是用鄰域內(nèi)的平均值來代替當(dāng)前的灰度值，但是我們往往希望越靠近該像素的點(diǎn)提供越高的權(quán)重，這樣就產(chǎn)生了高斯模糊濾波。它的濾波器或者叫遮罩是一個(gè)高斯分布的二維矩陣。

cv::GaussianBlur(p_w_picpath,result,cv::Size(5,5),1.5);

參數(shù)p_w_picpath為輸入圖像，result為輸出圖像，Size(5,5)定義了核的大小，最后一個(gè)參數(shù)說明了高斯核的方差。

3，中值濾波

上面講到的2個(gè)濾波器，都是鄰域內(nèi)的像素按照一個(gè)權(quán)重相加最后設(shè)置為當(dāng)前點(diǎn)的灰度值，這種操作又稱為卷積，這樣的濾波器叫線性濾波器，另外還有一種非線性的濾波器，比如中值濾波器，它是取鄰域內(nèi)所有像素的中值作為當(dāng)前點(diǎn)的灰度值。

中值即排序后中間的那個(gè)值：median({1,2,3,3,7,5,1,8})=3。

cv::medianBlur(p_w_picpath,result,5);

其中最后一個(gè)參數(shù)指定了鄰域的大小為5*5。中值濾波也是在實(shí)際中應(yīng)用最多的平滑濾波，它可以有效的去除比如椒鹽噪聲一類的干擾。

下面我們對比一下上面三種濾波器的效果：

#include <opencv2/core/core.hpp> #include <opencv2/highgui/highgui.hpp> #include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp> int main() {using namespace cv;Mat p_w_picpath=imread("../cat.png");cvtColor(p_w_picpath,p_w_picpath,CV_BGR2GRAY);Mat blurResult;Mat gaussianResult;Mat medianResult;blur(p_w_picpath,blurResult,Size(5,5));GaussianBlur(p_w_picpath,gaussianResult,Size(5,5),1.5);medianBlur(p_w_picpath,medianResult,5);namedWindow("blur");imshow("blur",blurResult);namedWindow("Gaussianblur");imshow("Gaussianblur",gaussianResult);namedWindow("medianBlur");imshow("medianBlur",medianResult);waitKey();return 0; }

二、高通濾波：邊緣檢測

高通濾波器最好的一個(gè)應(yīng)用就是邊緣檢測，由文章開頭分析可知高頻是圖像中變化劇烈的地方，所以圖像的邊緣區(qū)域恰好符合這一特性，我們可以利用高通濾波讓圖像的邊緣顯露出來，進(jìn)一步計(jì)算圖像的一些特征。

邊緣檢測本來打算作為一個(gè)單獨(dú)的主題來寫一篇文章，但是由于Canny邊緣檢測算法比較復(fù)雜，篇幅也較大，所以先把Sobel邊緣檢測在高通濾波這里作為一個(gè)實(shí)例，以后Canny邊緣檢測作為單獨(dú)的一篇文章來寫。

實(shí)際上OpenCV有提供了Sobel邊緣檢測的函數(shù)，但是一方面閾值好像取的不太好，另一方面沒有對最后邊緣作細(xì)化處理，所以效果并不太讓人滿意，本文是模仿Matlab中算法來寫的，相關(guān)的理論可以參考我原來寫過的一篇文章《視覺算法:Sobel邊緣檢測》。

下面是Sobel實(shí)現(xiàn)的C++代碼：

bool Sobel(const Mat& p_w_picpath,Mat& result,int TYPE) {if(p_w_picpath.channels()!=1)return false;// 系數(shù)設(shè)置int kx(0);int ky(0);if( TYPE==SOBEL_HORZ ){kx=0;ky=1;}else if( TYPE==SOBEL_VERT ){kx=1;ky=0;}else if( TYPE==SOBEL_BOTH ){kx=1;ky=1;}elsereturn false;// 設(shè)置maskfloat mask[3][3]={{1,2,1},{0,0,0},{-1,-2,-1}};Mat y_mask=Mat(3,3,CV_32F,mask)/8;Mat x_mask=y_mask.t(); // 轉(zhuǎn)置// 計(jì)算x方向和y方向上的濾波Mat sobelX,sobelY;filter2D(p_w_picpath,sobelX,CV_32F,x_mask);filter2D(p_w_picpath,sobelY,CV_32F,y_mask);sobelX=abs(sobelX);sobelY=abs(sobelY);// 梯度圖Mat gradient=kx*sobelX.mul(sobelX)+ky*sobelY.mul(sobelY);// 計(jì)算閾值int scale=4;double cutoff=scale*mean(gradient)[0];result.create(p_w_picpath.size(),p_w_picpath.type());result.setTo(0);for(int i=1;i<p_w_picpath.rows-1;i++){float* sbxPtr=sobelX.ptr<float>(i);float* sbyPtr=sobelY.ptr<float>(i);float* prePtr=gradient.ptr<float>(i-1);float* curPtr=gradient.ptr<float>(i);float* lstPtr=gradient.ptr<float>(i+1);uchar* rstPtr=result.ptr<uchar>(i);// 閾值化和極大值抑制for(int j=1;j<p_w_picpath.cols-1;j++){if( curPtr[j]>cutoff && ((sbxPtr[j]>kx*sbyPtr[j] && curPtr[j]>curPtr[j-1] && curPtr[j]>curPtr[j+1]) ||(sbyPtr[j]>ky*sbxPtr[j] && curPtr[j]>prePtr[j] && curPtr[j]>lstPtr[j]) ))rstPtr[j]=255;}}return true; }

轉(zhuǎn)載于:https://blog.51cto.com/ronny/1394138

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的OpenCV成长之路：图像滤波的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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