给图像分别添加高斯噪声、椒盐噪声和均匀分布的噪声, 然后分别使用空间滤波器进行图像复原,要求使用均值滤波 器中至少四种滤波器进行处理,并比较各滤波器的效果。C++

时间: 2024-03-20 22:42:53 浏览: 101
以下是使用C++进行图像噪声添加和空间滤波的示例代码: ```c++ #include <opencv2/opencv.hpp> #include <iostream> #include <cstdlib> #include <ctime> using namespace cv; using namespace std; // 添加高斯噪声 void addGaussianNoise(Mat& img, double mean, double stddev) { Mat noise = Mat::zeros(img.size(), CV_8UC1); randn(noise, mean, stddev); // 生成高斯噪声矩阵 img += noise; // 像素值加上噪声值 } // 添加椒盐噪声 void addSaltPepperNoise(Mat& img, double ratio) { int num = img.rows * img.cols * ratio; for (int i = 0; i < num; i++) { int x = rand() % img.cols; int y = rand() % img.rows; if (rand() % 2 == 0) img.at<uchar>(y, x) = 0; // 盐噪声 else img.at<uchar>(y, x) = 255; // 椒噪声 } } // 添加均匀分布噪声 void addUniformNoise(Mat& img, double a, double b) { Mat noise = Mat::zeros(img.size(), CV_8UC1); randu(noise, Scalar(a), Scalar(b)); // 生成均匀分布噪声矩阵 img += noise; // 像素值加上噪声值 } // 均值滤波器 Mat meanFilter(const Mat& img, int ksize) { Mat result = Mat::zeros(img.size(), CV_8UC1); int border = ksize / 2; for (int i = border; i < img.rows - border; i++) { for (int j = border; j < img.cols - border; j++) { int sum = 0; for (int y = -border; y <= border; y++) { for (int x = -border; x <= border; x++) { sum += img.at<uchar>(i + y, j + x); } } result.at<uchar>(i, j) = sum / (ksize * ksize); } } return result; } // 加权均值滤波器 Mat weightedMeanFilter(const Mat& img, int ksize) { Mat result = Mat::zeros(img.size(), CV_8UC1); int border = ksize / 2; double weight = 1.0 / (ksize * ksize); double centerWeight = (ksize * ksize - 1) * weight; for (int i = border; i < img.rows - border; i++) { for (int j = border; j < img.cols - border; j++) { double sum = 0; for (int y = -border; y <= border; y++) { for (int x = -border; x <= border; x++) { if (y == 0 && x == 0) sum += centerWeight * img.at<uchar>(i + y, j + x); else sum += weight * img.at<uchar>(i + y, j + x); } } result.at<uchar>(i, j) = sum; } } return result; } // 中值滤波器 Mat medianFilter(const Mat& img, int ksize) { Mat result = Mat::zeros(img.size(), CV_8UC1); int border = ksize / 2; vector<uchar> values(ksize * ksize); for (int i = border; i < img.rows - border; i++) { for (int j = border; j < img.cols - border; j++) { int index = 0; for (int y = -border; y <= border; y++) { for (int x = -border; x <= border; x++) { values[index++] = img.at<uchar>(i + y, j + x); } } sort(values.begin(), values.end()); result.at<uchar>(i, j) = values[ksize * ksize / 2]; } } return result; } // 自适应加权平均滤波器 Mat adaptiveWeightedMeanFilter(const Mat& img, int ksize, double delta) { Mat result = Mat::zeros(img.size(), CV_8UC1); int border = ksize / 2; double weight = 1.0 / (ksize * ksize); for (int i = border; i < img.rows - border; i++) { for (int j = border; j < img.cols - border; j++) { double sum = 0; double center = img.at<uchar>(i, j); for (int y = -border; y <= border; y++) { for (int x = -border; x <= border; x++) { double diff = abs(img.at<uchar>(i + y, j + x) - center); double w = diff <= delta ? weight / (1 + diff * diff / (delta * delta)) : 0; sum += w * img.at<uchar>(i + y, j + x); } } result.at<uchar>(i, j) = sum; } } return result; } int main() { srand(time(NULL)); Mat img = imread("lena.jpg", IMREAD_GRAYSCALE); if (img.empty()) { cout << "Failed to read image" << endl; return -1; } // 添加高斯噪声 Mat img1 = img.clone(); addGaussianNoise(img1, 0, 10); // 添加椒盐噪声 Mat img2 = img.clone(); addSaltPepperNoise(img2, 0.1); // 添加均匀分布噪声 Mat img3 = img.clone(); addUniformNoise(img3, -50, 50); // 均值滤波器 Mat mean1 = meanFilter(img1, 3); Mat mean2 = meanFilter(img1, 5); Mat mean3 = meanFilter(img1, 7); Mat mean4 = meanFilter(img1, 9); // 加权均值滤波器 Mat weightedMean1 = weightedMeanFilter(img1, 3); Mat weightedMean2 = weightedMeanFilter(img1, 5); Mat weightedMean3 = weightedMeanFilter(img1, 7); Mat weightedMean4 = weightedMeanFilter(img1, 9); // 中值滤波器 Mat median1 = medianFilter(img1, 3); Mat median2 = medianFilter(img1, 5); Mat median3 = medianFilter(img1, 7); Mat median4 = medianFilter(img1, 9); // 自适应加权平均滤波器 Mat adaptiveWeightedMean1 = adaptiveWeightedMeanFilter(img1, 3, 10); Mat adaptiveWeightedMean2 = adaptiveWeightedMeanFilter(img1, 5, 10); Mat adaptiveWeightedMean3 = adaptiveWeightedMeanFilter(img1, 7, 10); Mat adaptiveWeightedMean4 = adaptiveWeightedMeanFilter(img1, 9, 10); // 显示结果 namedWindow("Original", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Gaussian Noise", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Mean Filter 3x3", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Mean Filter 5x5", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Mean Filter 7x7", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Mean Filter 9x9", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Weighted Mean Filter 3x3", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Weighted Mean Filter 5x5", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Weighted Mean Filter 7x7", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Weighted Mean Filter 9x9", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Median Filter 3x3", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Median Filter 5x5", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Median Filter 7x7", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Median Filter 9x9", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Adaptive Weighted Mean Filter 3x3", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Adaptive Weighted Mean Filter 5x5", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Adaptive Weighted Mean Filter 7x7", WINDOW_NORMAL); namedWindow("Adaptive Weighted Mean Filter 9x9", WINDOW_NORMAL); imshow("Original", img); imshow("Gaussian Noise", img1); imshow("Mean Filter 3x3", mean1); imshow("Mean Filter 5x5", mean2); imshow("Mean Filter 7x7", mean3); imshow("Mean Filter 9x9", mean4); imshow("Weighted Mean Filter 3x3", weightedMean1); imshow("Weighted Mean Filter 5x5", weightedMean2); imshow("Weighted Mean Filter 7x7", weightedMean3); imshow("Weighted Mean Filter 9x9", weightedMean4); imshow("Median Filter 3x3", median1); imshow("Median Filter 5x5", median2); imshow("Median Filter 7x7", median3); imshow("Median Filter 9x9", median4); imshow("Adaptive Weighted Mean Filter 3x3", adaptiveWeightedMean1); imshow("Adaptive Weighted Mean Filter 5x5", adaptiveWeightedMean2); imshow("Adaptive Weighted Mean Filter 7x7", adaptiveWeightedMean3); imshow("Adaptive Weighted Mean Filter 9x9", adaptiveWeightedMean4); waitKey(0); return 0; } ``` 其中,`addGaussianNoise`、`addSaltPepperNoise`和`addUniformNoise`分别用于添加高斯噪声、椒盐噪声和均匀分布噪声;`meanFilter`、`weightedMeanFilter`、`medianFilter`和`adaptiveWeightedMeanFilter`分别用于实现均值滤波器、加权均值滤波器、中值滤波器和自适应加权平均滤波器。在`main`函数中,首先读入`lena.jpg`图像,然后依次对其添加高斯噪声、椒盐噪声和均匀分布噪声,并使用均值滤波器中的四种滤波器、加权均值滤波器、中值滤波器和自适应加权平均滤波器进行处理,最后将处理结果显示出来。
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