基于MATLAB的均值滤波算法实现

Posted 2020-08-18 NingHeChuan

　　在图像采集和生成中会不可避免的引入噪声，图像噪声是指存在于图像数据中的不必要的或多余的干扰信息，这对我们对图像信息的提取造成干扰，所以要进行去噪声处理，常见的去除噪声的方法有均值滤波、中值滤波、高斯滤波等，这一篇要实现的是均值滤波。

　　均值滤波的方法是将图像数据生成3x3的矩阵或是5x5等其他模板，然后对这个矩阵模板进行处理。在图像上对目标像素给一个模板，该模板包括了其周围的临近像素（以目标象素为中心的周围 8 个像素，构成一个滤波模板，即去掉目标像素本身），再用模板中的全体像素的平均值来代替原来像素值。说白了就是对这九个数求个平均值代替中间的那个数。在FPGA中我们为了简便运算只将目标像素周围八个点求和然后除以8，取代目标像素点。

 

    MATLAB对数字图像处理有各种函数支持，各种滤波和边缘检测都可以之间用几行函数实现，但是博主本着学习算法的基本原理，所以不用函数自己根据滤波原理写代码。本设计是在上一篇RGB转Gray后的灰度图进行滤波处理。

添加噪声污染函数

g = imnoise(I,type,parameters)

g=imnoise(f,\'salt & pepper\',d)用椒盐噪声污染图像f，其中d是噪声密度（即包括噪声值的图像区域的百分比）。因此，大约有d*numel（f）个像素受到影响。默认的噪声密度为0.05。

    本设计只用到了对椒盐噪声的处理，所以仅记录这一种噪声的添加。

均值滤波代码

 1 %Mean Filter
 2 clc;
 3 clear all;
 4 close all;
 5 
 6 RGB_data = imread(\'lena.jpg\');
 7 
 8 R_data =    RGB_data(:,:,1);
 9 G_data =    RGB_data(:,:,2);
10 B_data =    RGB_data(:,:,3);
11 
12 %imshow(RGB_data);
13 
14 [ROW,COL, DIM] = size(RGB_data); 
15 
16 Y_data = zeros(ROW,COL);
17 Cb_data = zeros(ROW,COL);
18 Cr_data = zeros(ROW,COL);
19 Gray_data = RGB_data;
20 
21 for r = 1:ROW 
22     for c = 1:COL
23         Y_data(r, c) = 0.299*R_data(r, c) + 0.587*G_data(r, c) + 0.114*B_data(r, c);
24         Cb_data(r, c) = -0.172*R_data(r, c) - 0.339*G_data(r, c) + 0.511*B_data(r, c) + 128;
25         Cr_data(r, c) = 0.511*R_data(r, c) - 0.428*G_data(r, c) - 0.083*B_data(r, c) + 128;
26     end
27 end 
28 
29 Gray_data(:,:,1)=Y_data;
30 Gray_data(:,:,2)=Y_data;
31 Gray_data(:,:,3)=Y_data;
32 
33 figure;
34 imshow(Gray_data);
35 
36 %Gray Mean Filter
37 
38 Gray_data = im2double(Gray_data);
39 imgn = imnoise(Gray_data,\'salt & pepper\',0.05); 
40 
41 %imgn = Gray_data;
42 
43 figure;
44 imshow(imgn);
45 
46 for r = 2:1:ROW-1
47     for c = 2:1:COL-1
48         Mean_Img(r,c) = (imgn(r-1, c-1) + imgn(r-1, c) + imgn(r-1, c+1) + imgn(r, c-1) + imgn(r, c) + imgn(r, c+1) + imgn(r+1, c-1) + imgn(r+1, c) + imgn(r+1, c+1)) / 9;
49     end
50 end
51 
52 figure;
53 imshow(Mean_Img);

处理前后图片结果比较

Gray lena

Mean_Filter lena

       从处理前后的图片中可以看到处理过后的图片变模糊了一些，这是因为均值滤波就是将图像做平滑处理，像素值高的像素会被拉低，像素值低像素会被拉高，趋向于一个平均值，所以图像会变模糊一些。

加入椒盐噪声后的lena

加入椒盐噪声后Mean_Filter lena

　　椒盐噪声（salt & pepper noise）是数字图像的一个常见噪声，所谓椒盐，椒就是黑，盐就是白，椒盐噪声就是在图像上随机出现黑色白色的像素。椒盐噪声是一种因为信号脉冲强度引起的噪声。这里可以看出均值滤波对虽然是对图像进行平滑处理，但是对椒盐噪声基本无作用，要对椒盐噪声处理就要用中值滤波了，博主下一篇再接着做。

 

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