【youcans 的 OpenCV 例程 200 篇】101. 自适应中值滤波器

欢迎关注 『youcans 的 OpenCV 例程 200 篇』 系列，持续更新中
欢迎关注 『youcans 的 OpenCV学习课』 系列，持续更新中

【youcans 的 OpenCV 例程 200 篇】101. 自适应中值滤波器

3.8 自适应中值滤波器（Adaptive median filter）

中值滤波器的窗口尺寸是固定大小不变的，不能同时兼顾去噪和保护图像的细节，在噪声的密度较小时的性能较好，当噪声概率较高时的性能就会劣化。

自适应中值滤波器根据预先设定的条件，在滤波的过程中动态改变滤波器的窗口尺寸大小；进一步地，根据条件判断当前像素是否噪声，由此决定是否用邻域中值替换当前像素。

自适应中值滤波器可以处理较大概率的脉冲噪声，平滑非脉冲噪声，尽可能保护图像细节信息，避免图像边缘的细化或者粗化。

令 $Sxy$ 表示中心在点 $(x,y)$ 、大小为 $m\ast n$ 的矩形子窗口（邻域），滤波器在由 $Sxy$ 定义的邻域操作。

$Zmin、Zmax、Zmed$ 表示 $Sxy$ 中的最小灰度值、最大灰度值和灰度值的中值，$Zxy$ 是点 $(x,y)$ 的灰度值，$Smax$ 是允许的最大窗口尺寸。

自适应中值滤波器分为两个过程：

• Step A：

  • A1 = Zmed - Zmin
  • A2 = Zmed - Zmax
  • 如果 A1>0 且 A2<0，则跳转到 Step B；否则，增大窗口尺寸
  • 如果增大后的尺寸 ≤ Smax，则重复 A；否则，输出 Zmed

• Step B：

  • B1 = Zxy - Zmin
  • B2 = Zxy - Zmax
  • 如果 B1>0 且 B2<0，则输出 Zxy；否则，输出 Zmed

StepA 的目的是确定当前窗口内得到的中值 Zmed 是否是噪声。如果 Zmin

如果在StepA中，Zmed 不满足条件 Zmin

因此，如果图像中噪声的概率较低，自适应中值滤波器可以使用较小的窗口尺寸，以提高计算速度；反之，如果噪声的概率较高，则需要增大滤波器的窗口尺寸，以改善滤波效果。

例程 9.15：自适应中值滤波器

    # # 9.15: 自适应中值滤波器 (Adaptive median filter)
    img = cv2.imread("../images/Fig0514a.tif", 0)  # flags=0 读取为灰度图像
    hImg = img.shape[0]
    wImg = img.shape[1]

    smax = 7  # 允许最大窗口尺寸
    m, n = smax, smax
    imgAriMean = cv2.boxFilter(img, -1, (m, n))  # 算术平均滤波

    # 边缘填充
    hPad = int((m-1) / 2)
    wPad = int((n-1) / 2)
    imgPad = np.pad(img.copy(), ((hPad, m-hPad-1), (wPad, n-wPad-1)), mode="edge")

    imgMedianFilter = np.zeros(img.shape)  # 中值滤波器
    imgAdaMedFilter = np.zeros(img.shape)  # 自适应中值滤波器
    for i in range(hPad, hPad+hImg):
        for j in range(wPad, wPad+wImg):
            # 1. 中值滤波器 (Median filter)
            ksize = 3
            k = int(ksize/2)
            pad = imgPad[i-k:i+k+1, j-k:j+k+1]  # 邻域 Sxy, m*n
            imgMedianFilter[i-hPad, j-wPad] = np.median(pad)

            # 2. 自适应中值滤波器 (Adaptive median filter)
            ksize = 3
            k = int(ksize/2)
            pad = imgPad[i-k:i+k+1, j-k:j+k+1]
            zxy = img[i-hPad][j-wPad]
            zmin = np.min(pad)
            zmed = np.median(pad)
            zmax = np.max(pad)

            if zmin < zmed < zmax:
                if zmin < zxy < zmax:
                    imgAdaMedFilter[i-hPad, j-wPad] = zxy
                else:
                    imgAdaMedFilter[i-hPad, j-wPad] = zmed
            else:
                while True:
                    ksize = ksize + 2
                    if zmin < zmed < zmax or ksize > smax:
                        break
                    k = int(ksize / 2)
                    pad = imgPad[i-k:i+k+1, j-k:j+k+1]
                    zmed = np.median(pad)
                    zmin = np.min(pad)
                    zmax = np.max(pad)
                if zmin < zmed < zmax or ksize > smax:
                    if zmin < zxy < zmax:
                        imgAdaMedFilter[i-hPad, j-wPad] = zxy
                    else:
                        imgAdaMedFilter[i-hPad, j-wPad] = zmed

    plt.figure(figsize=(9, 6))
    plt.subplot(131), plt.axis('off'), plt.title("Original")
    plt.imshow(img, cmap='gray', vmin=0, vmax=255)
    plt.subplot(132), plt.axis('off'), plt.title("Median filter")
    plt.imshow(imgMedianFilter, cmap='gray', vmin=0, vmax=255)
    plt.subplot(133), plt.axis('off'), plt.title("Adaptive median filter")
    plt.imshow(imgAdaMedFilter, cmap='gray', vmin=0, vmax=255)
    plt.tight_layout()
    plt.show()

（本节完）

---

版权声明：

youcans@xupt 原创作品，转载必须标注原文链接

参考文献：《Python 数字图像处理(DIP) - 图像复原与重建11 》

Copyright 2021 youcans, XUPT
Crated：2022-2-1

欢迎关注 『youcans 的 OpenCV 例程 200 篇』 系列，持续更新中
欢迎关注 『youcans 的 OpenCV学习课』 系列，持续更新中

【youcans 的 OpenCV 例程200篇】01. 图像的读取（cv2.imread）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】02. 图像的保存（cv2.imwrite）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】03. 图像的显示（cv2.imshow）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】04. 用 matplotlib 显示图像（plt.imshow）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】05. 图像的属性（np.shape）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】06. 像素的编辑（img.itemset）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】07. 图像的创建（np.zeros）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】08. 图像的复制（np.copy）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】09. 图像的裁剪（cv2.selectROI）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】10. 图像的拼接（np.hstack）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】11. 图像通道的拆分（cv2.split）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】12. 图像通道的合并（cv2.merge）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】13. 图像的加法运算（cv2.add）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】14. 图像与标量相加（cv2.add）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】15. 图像的加权加法（cv2.addWeight）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】16. 不同尺寸的图像加法
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】17. 两张图像的渐变切换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】18. 图像的掩模加法
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】19. 图像的圆形遮罩
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】20. 图像的按位运算
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】21. 图像的叠加
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】22. 图像添加非中文文字
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】23. 图像添加中文文字
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】24. 图像的仿射变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】25. 图像的平移
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】26. 图像的旋转（以原点为中心）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】27. 图像的旋转（以任意点为中心）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】28. 图像的旋转（直角旋转）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】29. 图像的翻转（cv2.flip）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】30. 图像的缩放（cv2.resize）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】31. 图像金字塔（cv2.pyrDown）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】32. 图像的扭变（错切）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】33. 图像的复合变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】34. 图像的投影变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】35. 图像的投影变换（边界填充）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】36. 直角坐标与极坐标的转换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】37. 图像的灰度化处理和二值化处理
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】38. 图像的反色变换（图像反转）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】39. 图像灰度的线性变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】40. 图像分段线性灰度变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】41. 图像的灰度变换（灰度级分层）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】42. 图像的灰度变换（比特平面分层）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】43. 图像的灰度变换（对数变换）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】44. 图像的灰度变换（伽马变换）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】45. 图像的灰度直方图
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】46. 直方图均衡化
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】47. 图像增强—直方图匹配
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】48. 图像增强—彩色直方图匹配
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】49. 图像增强—局部直方图处理
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】50. 图像增强—直方图统计量图像增强
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】51. 图像增强—直方图反向追踪
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】52. 图像的相关与卷积运算
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】53. Scipy 实现图像二维卷积
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】54. OpenCV 实现图像二维卷积
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】55. 可分离卷积核
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】56. 低通盒式滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】57. 低通高斯滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】58. 非线性滤波—中值滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】59. 非线性滤波—双边滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】60. 非线性滤波—联合双边滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】61. 导向滤波（Guided filter）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】62. 图像锐化——钝化掩蔽
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】63. 图像锐化——Laplacian 算子
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】64. 图像锐化——Sobel 算子
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】65. 图像锐化——Scharr 算子
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】66. 图像滤波之低通/高通/带阻/带通
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】67. 空间域图像增强的综合应用
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】68. 空间域图像增强的综合应用
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】69. 连续非周期信号的傅立叶系数
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】70. 一维连续函数的傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】71. 连续函数的取样
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】72. 一维离散傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】73. 二维连续傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】74. 图像的抗混叠
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】75. Numpy 实现图像傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】76. OpenCV 实现图像傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】77. OpenCV 实现快速傅里叶变换
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】78. 频率域图像滤波基础
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】79. 频率域图像滤波的基本步骤
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】80. 频率域图像滤波详细步骤
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】81. 频率域高斯低通滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】82. 频率域巴特沃斯低通滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】83. 频率域低通滤波：印刷文本字符修复
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】84. 由低通滤波器得到高通滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】85. 频率域高通滤波器的应用
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】86. 频率域滤波应用：指纹图像处理
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】87. 频率域钝化掩蔽
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】88. 频率域拉普拉斯高通滤波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】89. 带阻滤波器的传递函数
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】90. 频率域陷波滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】91. 高斯噪声、瑞利噪声、爱尔兰噪声
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】92. 指数噪声、均匀噪声、椒盐噪声
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】93. 噪声模型的直方图
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】94. 算术平均滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】95. 几何均值滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】96. 谐波平均滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】97. 反谐波平均滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】98. 统计排序滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】99. 修正阿尔法均值滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】100. 自适应局部降噪滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】101. 自适应中值滤波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】102. 陷波带阻滤波器的传递函数
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】103. 陷波带阻滤波器消除周期噪声干扰
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】104. 运动模糊退化模型