高斯滤波器是空间滤波器的一种,学习高斯滤波器,需要空间滤波的知识作为先验知识(各种数字图像处理的书中都有介绍,冈萨雷斯的经典教材说的还是比较清楚的,建议看英文版,个人感觉比翻译过来的更容易理解)。
高斯滤波器是一种平滑线性滤波器,使用高斯滤波器对图像进行滤波,其效果是降低图像灰度的“尖锐”变化,也就是使图像“模糊”了。高斯滤波对于抑制服从正态分布的噪声效果非常好,其代价是使图像变得“模糊”。当然,有时对图像进行平滑滤波的目的就是让图像变得模糊。
高斯滤波的模板是用高斯公式计算出来的。下面是一维和二维高斯分布函数及其函数图像:
一维高斯分布函数: 二维高斯分布函数:

它们的图像分别为:

那么高斯滤波模板是怎么生成的呢?是通过二维高斯函数计算出来的。例如,我们假设一个高斯模板的长、宽均为5,方差为0.5,那么首先,我们要在模板上建立一个坐标系,其原点就是高斯模板的中心点,如下图:

然后每个模板的坐标就可以确定了:

(-2,2)上的权值:W = ,把pi = 3.14, σ=0.5,x=-2,y=2带入上式,获得(-2,2)处的权值。
同理,可以计算 其他位置的权值。
最后获得一个5*5,标准差σ为0.5的高斯滤波器(经过归一化以后):

matlab中可以使用fspecial函数实现高斯滤波模板,使用方法为:YourFilter = fspecial(‘gaussian’, [ 5 5], 0.5);
在matlab中可以查看fspecial的源代码,通过open fspecial打开。我之前自己写了一个matlab版的实现高斯模板的代码,通过与fspecial的源代码对比,有些不一样的地方,而且我的代码确实不如自带的快,所以在这里只贴源代码。
fspecial函数可以实现多种类型的滤波器,当第一个参数为”gaussian’时,实现的是高斯滤波器,源代码通过switch判断用户想得到哪种类型的滤波器,这里只把与高斯滤波器有关的代码贴出来,并放在一个函数中,我们把这个函数命名为gaussianFilter。函数的代码如下:
java
原始图像 加入高斯噪声图像

使用5*5,方差为0.5的高斯滤波器滤波 使用5*5,方差为1.5的高斯滤波器滤波

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