BM3Dpython代码

时间: 2023-07-03 20:21:42 浏览: 51
以下是使用 Python 实现 BM3D 算法的示例代码: ```python import numpy as np from skimage.measure import compare_psnr from skimage import io import matplotlib.pyplot as plt def block_matching(img, block_size, search_size): # img: input image # block_size: size of the blocks to match # search_size: size of the search window h, w = img.shape b = block_size // 2 s = search_size // 2 search_area = img[b:h-b, b:w-b] matches = np.zeros((h-2*b, w-2*b), dtype=np.int32) for i in range(-s, s+1): for j in range(-s, s+1): shifted = img[b+i:h-b+i, b+j:w-b+j] diff = (search_area - shifted) ** 2 ssd = np.sum(diff, axis=(2,3)) min_idx = np.argmin(ssd, axis=0) matches += min_idx return matches def bm3d(img, sigma, block_size=8, search_size=21, window_size=35, threshold=2.7, hard_threshold=False): # img: input image # sigma: noise level # block_size: size of the blocks to match # search_size: size of the search window # window_size: size of the 3D transform window # threshold: threshold value for soft thresholding # hard_threshold: whether to use hard thresholding instead of soft thresholding h, w = img.shape b = block_size // 2 s = search_size // 2 img_pad = np.pad(img, b, mode='symmetric') matches = block_matching(img_pad, block_size, search_size) img_denoise = np.zeros((h, w)) weights = np.zeros((h, w)) for i in range(b, h-b): for j in range(b, w-b): block = img_pad[i-b:i+b+1, j-b:j+b+1] match = matches[i-b, j-b] similar_blocks = img_pad[match-b:match+b+1, j-b:j+b+1] similar_blocks = similar_blocks.reshape(block_size, block_size, -1) mean = np.mean(similar_blocks, axis=2, keepdims=True) similar_blocks -= mean cov = np.matmul(similar_blocks, similar_blocks.transpose((0,1,3,2))) / (block_size ** 2 - 1) eigvals, eigvecs = np.linalg.eigh(cov) eigvals = np.sqrt(np.maximum(eigvals, 0)) transform = np.matmul(eigvecs, eigvals[:, :, None] * eigvecs.transpose((0,1,3,2))) transform = np.moveaxis(transform, [2,3], [0,1]) weights_window = np.zeros((window_size, window_size)) for k in range(-s, s+1): for l in range(-s, s+1): ii = i + k jj = j + l if ii < b or ii >= h+b or jj < b or jj >= w+b: continue block2 = img_pad[ii-b:ii+b+1, jj-b:jj+b+1] match2 = matches[ii-b, jj-b] if match2 != match: continue similar_blocks2 = img_pad[match2-b:match2+b+1, jj-b:jj+b+1] similar_blocks2 = similar_blocks2.reshape(block_size, block_size, -1) mean2 = np.mean(similar_blocks2, axis=2, keepdims=True) similar_blocks2 -= mean2 transform2 = np.matmul(eigvecs, eigvals[:, :, None] * eigvecs.transpose((0,1,3,2))) transform2 = np.moveaxis(transform2, [2,3], [0,1]) diff = block - block2 dist = np.sum(diff ** 2) / (block_size ** 2) weight = np.exp(-dist / (2 * sigma ** 2)) weights_window += weight if hard_threshold: mask = np.abs(transform - transform2) > threshold * sigma transform = np.where(mask, transform, 0) else: transform = transform - threshold * sigma ** 2 / (sigma ** 2 + dist) * (transform - transform2) if np.sum(weights_window) == 0: continue weights_window = weights_window / np.sum(weights_window) weights[i-b:i+b+1, j-b:j+b+1] += weights_window transform = np.sum(transform * weights_window[..., None, None], axis=(0,1)) transform = transform / np.sqrt(np.sum(transform ** 2)) block_denoise = np.matmul(transform, block.reshape(-1)) block_denoise = np.clip(block_denoise, 0, 255) img_denoise[i-b:i+b+1, j-b:j+b+1] += block_denoise.reshape(block_size, block_size) * weights_window img_denoise /= weights img_denoise = np.clip(img_denoise, 0, 255).astype(np.uint8) return img_denoise ``` 这个代码实现了 BM3D 算法的主要步骤,包括块匹配、3D 变换、软阈值滤波等。您可以通过调整函数参数来控制算法的性能。

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