图像复原

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图像复原

基本要求
理解基于均值滤波器的图像复原原理,掌握其实现方法;理解基于顺序统计滤波器的图像复原原理,掌握其实现方法;理解基于带阻滤波器的图像复原原理,掌握其实现方法;对实验结果进行分析,得出实验结论并撰写实验报告。

1. 实验内容

(1)基于均值滤波器的图像复原。
%清理
clc;
close all;
clear all;

figure();
img = imread('cameraman.tif');
subplot(2,2,1);
imshow(img);
title('实验人:戚浩强');
xlabel('(a) 原图像');

imgn = double(imnoise(img,'gaussian'));%添加高斯噪声

imgnm = imfilter(imgn,fspecial('average',3));
subplot(2,2,2);
imshow(imgnm,[]);
title('实验人:戚浩强');
xlabel('(b) 3x3算术均值滤波器滤波');

imgnm = exp(imfilter(log(imgn),fspecial('average',3)));
subplot(2,2,3);
imshow(imgnm,[]);
title('实验人:戚浩强');
xlabel('(c) 3x3几何均值滤波器滤波');

Q = -1.5;
imgnm=imfilter(imgn.^(Q+1),fspecial('average',3))./imfilter(imgn.^Q,fspecial('average',3));
subplot(2,2,4);
imshow(imgnm,[]);
title('实验人:戚浩强');
xlabel('(d) Q = -1.5逆谐波滤波器滤波');

image.png

(2)基于顺序统计滤波器的图像复原。
%清理
clc;
close all;
clear all;

figure();
img = imread('cameraman.tif');
subplot(221);
imshow(img);
title('实验人:戚浩强');
xlabel('(a) 原图像');

imgn = double(imnoise(img,'salt & pepper'));
subplot(222);
imshow(imgn,[]);
title('实验人:戚浩强');
xlabel('(b) 添加椒盐噪声的图像');

imgnm = imfilter(imgn,fspecial('average',3));
subplot(223);
imshow(imgnm,[]);
title('实验人:戚浩强');
xlabel('(c) 3x3算术均值滤波器滤波');

imgnm = medfilt2(imgn);
subplot(224);
imshow(imgnm,[]);
title('实验人:戚浩强');
xlabel('(d) 中值滤波器滤波');

image.png

(3)基于带阻滤波器的图像复原。
%清理
clc;
close all;
clear all;

figure();
img = imread('lenazhouqizaosheng.jpg');
subplot(221);
imshow(img);
title('实验人:戚浩强');
xlabel('(a) 原图像');

imgf = fftshift(fft2(img));%对图像做傅里叶变换,并将原点移至中心
imgfv = log(1+abs(imgf));%加噪图像的频谱
subplot(222);
imshow(imgfv,[]);
title('实验人:戚浩强');
xlabel('(b) 加噪图像的频谱');

[M,N] = size(img);
freq = 94;%设置带阻滤波器中心频率
width = 36;%设置带阻滤波器频带宽度
imgo = ones(M,N);
for i = 1:M
    for j = 1:N
        imgo(i,j) = 1- exp(-0.5 * ((((i - M / 2) ^ 2 + (j - N / 2) ^ 2) - freq ^ 2) / (sqrt(i.^2 + j.^2) * width)) ^ 2);%高斯带阻滤波器
    end
end
out = imgf .* imgo;%矩阵点乘实现频域滤波
out = ifftshift(out);%原点移回左上角
out = ifft2(out);%傅里叶逆变换
out = abs(out);%取绝对值
out = out / max(out(:));%归一化
subplot(223);
imshow(out,[]);
title('实验人:戚浩强');
xlabel('(c) 高斯带阻滤波器滤波,freq = 94,width = 36');

image.png

总结

如图(1),图(b)与图(c)相比,图(c)的滤波效果明显要比图(b)的好,算术均值滤波相对于几何均值滤波而言,所得图像较模糊。图(d)相对于图(b)和图(c)的效果也要略差,逆谐均值滤波器的滤波效果不如算术均值滤波器和几何均值滤波器的滤波效果好。

如图(2),图(b)是对原图像添加了默认的椒盐噪声之后的图像。图(c)是经过3x3算术均值滤波器滤波后所得图像,可以看出滤波效果并不是很好。而图(d)是经过3x3中值滤波器滤波之后的图像,可以明显的看出滤波效果显著,要比算术均值滤波器的滤波效果好。

如图(3),图(b)是周期噪声的原图像的频谱图,可以观察到,在距中心亮点大约六分之一像高处有一亮点,即为噪声所在。