基于中值滤波的图像去噪研究--毕业论文.doc

渭南师范学院 本科毕业设计题 目： 基于中值滤波的图像去噪研究 基于中值滤波的图像去噪研究摘要：在图像处理中，图像通常都存在着各种不易消除的噪声。寻求一种既能有效地减少噪声、又能很好地保留图像原貌的方法，一直是人们努力追求的目标。中值滤波在去除椒盐噪声方面效果很好，本文通过对中值滤波和低通滤去除椒盐噪声进行比较，通过分析得出中值滤波去噪比低通滤波去噪方法有明显的改善；对于噪声比较严重的图像，可以通过中值滤波多次迭代的方法来去噪。中值滤波去噪不仅能够实现图像复原，保留图像原有的特征信息，还能使图像看上去和被污染前的图像更接近。 关键词：中值滤波；图像去噪；低通滤波 ；迭代引言图像在采集、转换和传输过程中，常常会受到成像设备与外部环境噪声干扰等影响，图像的质量会有所下降，典型表现为图像模糊、失真、有噪声等，为改善图像质量，像恢复为本来的面目，就要进行图像去噪1。计算机图像处理主要采取两大类方法：一是在空间域中的处理，即在图像空间中对图像进行各种处理；另一类是把空间域中的图像经过正交变换到频域，在频域里进行各种处理然后反变换到空间域，形成处理后的图像。人们也根据实际图像的特点、噪声的统计特征和频谱分布的规律， 发展了各式各样的去噪方法。其中最为直观的方法2，是根据噪声能量一般集中于高频而图像频谱则分布于一个有限区间的这一特点，采用低通滤波方式来进行去噪，还有就是求像素的平均值或中值。1噪声图像模型及噪声特性1.1含噪模型现实中的数字图像在数字化和传输过程中，常受到成像设备与外部环境噪声干扰等影响，成为含噪图像3。去除或减轻在获取数字图像中的噪声称为图像去噪,在图像去噪之前我们先要建立一个含噪图像的模型，为了简便，我们研究如下的加性噪声模型，即含噪图像仅由原始图像叠加上一个随机噪声形成: （1-1）表示图像，为噪声，含噪图像记为。1.2噪声特性经常影响图像质量的噪声源可分为三类：1、电子噪声。在阻性器件中由于电子随机热运动而造成的电子噪声是三种模型中最简单的，一般常用零均值高斯白噪声作为其模型，它可用其标准差来完全表征。2、光电子噪声。由光的统计本质和图像传感器中光电转换过程引起，在弱光照的情况下常用具有泊松分布的随机变量作为光电噪声的模型，在光照较强时，泊松分布趋向于更易描述的高斯分布。3、感光片颗粒噪声。由于曝光过程中感光颗粒只有部分被曝光，而其余部分则未曝光，底片的密度变化就由曝光后的颗粒密集程度变化所决定，而算曝光颗粒的分布呈现一种随机性。在大多数情况下，颗粒噪声可用椒盐噪声作为有效模型。2图像的去噪方法对随时间变化的信号，通常采用两种最基本的描述形式，即时域和频域。时域描述信号强度随时间的变化，频域描述在一定时间范围内信号的频率分布。对应的图像的去噪处理4方法基本上可分为空间域法和变换域法两大类。前者即是在原图像上直接进行数据运算，对像素的灰度值进行处理。变换域法是在图像的变换域上进行处理，对变换后的系数进行相应的处理，然后进行反变换达到图像去噪的目的。2.1低通滤波在分析图像信号的频率特性时，一幅图像的边缘，跳跃部分以及颗粒声代表图像信号的高频分量，而大面积的背景区则代表图像信号的低频分量。用滤波的方法滤除其高频部分就能去掉噪声使图像得到平滑由卷积定理可知: （2-1）式中，是含噪声图像的傅里叶变换，是平滑后图像的傅里叶变换，是低通滤波器传递函数。利用使的高频分量得到衰减，得到后再经过反变换就得到所希望的图像了。低通滤波平滑图像的系统框图如下：2.2中值滤波中值滤波是一种非线性滤波5，由于它在实际运算过程中并不需要图像的统计特性，所以比较方便。中值滤波首先是被应用在一维信号处理技术中，后来被二维图像信号处理技术所应用。在一定的条件下，可以克服线性滤波器所带来的图像细节模糊，而且对滤除脉冲干扰及图像扫描噪声最为有效。但是对一些细节多，特别是点、线、尖顶细节多的图像不宜采用中值滤波的方法。中值滤波的基本原理是用一个有奇数点的滑动窗口，将窗口中心点的值用窗口内各点的中值代替。设有一个一维序列，取窗口长度为m(m为奇数)，对此序列进行中值滤波，就是从输入序列中相继抽出m个数，其中为窗口的中心点值， ，再将这m个点值按其数值大小排列，取其序号为正中间的那个数作为滤波出。用数学公式表示为: (2-2) 在实际使用窗口时，窗口的尺寸一般先用再取逐渐增大，直到其滤波效果满意为止。对于有缓变的较长轮廓线物体的图像，采用方形或圆形窗口为宜，对于包含尖顶角物体的图像，适宜用十字形窗口。使用二维中值滤波最值得注意的是保持图像中有效的细线状物体。与平均滤波器相比，中值滤波器从总体上来说，能够较好地保留原图像中的跃变部分6。3中值滤波图像去噪的分析比较3.1方案一利用低通滤波器对图像进行加噪去噪处理。在MATLAB中输入以下程序：11I=imread(gantrycrane.png);Y=rgb2gray(I);subplot(2,2,1);imshow(Y);title(原始图像);imwrite(Y,gantrycrane1.png);j1=imnoise(Y,salt & pepper,0.2);subplot(2,2,2);imshow(j1);title(加噪图像);j2=double(j1)/255;h1=1/9 1/9 1/9;1/9 1/9 1/9;1/9 1/9 1/9;j3=conv2(j2,h1,same);subplot(2,2,3);imshow(j3);title(去噪后的图像)运行结果如下：图3.1 利用低通滤波法去噪由上面三幅图片可以看出：低通滤波可以去除图像噪声，但是图像变得模糊不清。3.2方案二利用中值滤波对同一幅图片进行加噪去噪处理。在MATLAB中输入以下程序：I=imread(gantrycrane.png);Y=rgb2gray(I);subplot(2,2,1);imshow(Y);title(原始图像);imwrite(Y,gantrycrane1.png);j1=imnoise(Y,salt & pepper,0.2);subplot(2,2,2);imshow(j1);title(加噪图像);imwrite(j1,gantrycrane2.png);hood=3;X1=medfilt2(j1,hood hood);subplot(2,2,3);imshow(X1);title(窗口为33的去噪图像)imwrite(X1,gantrycrane3.png);hood=5;X2=medfilt2(j1,hood hood);subplot(2,2,4);imshow(X2);title(窗口为55的去噪图像)imwrite(X2,gantrycrane4.png);hood=7;X3=medfilt2(j1,hood hood);figure(5);subplot(2,2,1);imshow(X3);title(窗口为77的去噪图像)运行结果如下：图3.2 利用中值滤波去噪图3.3 利用中值滤波77窗口去噪由去噪的结果可以看出：当窗口为33时，图像比较清晰，但是当窗口为55和77时，噪声是减少了，图像却变模糊了。可见只要合理选取窗口大小，中值滤波就可以有效去除图像噪声。3.3对去噪结果的检验分别对方案一和方案二中的原始图像与去噪后的图像作减法运算l 低通滤波去噪中原始图像与去噪后图像的作差程序I=imread(gantrycrane.png);Y=rgb2gray(I);imwrite(Y,gantrycrane1.png);j1=imnoise(Y,salt & pepper,0.2);j2=double(j1)/255;h1=1/9 1/9 1/9;1/9 1/9 1/9;1/9 1/9 1/9;j3=conv2(j2,h1,same);imwrite(j3,gantrycrane6.png);X=imread(gantrycrane1.png);Y=imread(gantrycrane6.png);Z=imsubtract(X,Y);figure;imshow(Z);title(方案一作差结果)l 中值滤波去噪中原始图像与55窗口去噪图像作差程序I=imread(gantrycrane.png);Y=rgb2gray(I);imwrite(Y,gantrycrane1.png);j1=imnoise(Y,salt & pepper,0.2);imwrite(j1,gantrycrane2.png);hood=3;X1=medfilt2(j1,hood hood);imwrite(X1,gantrycrane3.png)hood=5;X2=medfilt2(j1,hood hood);imwrite(X2,gantrycrane4.png);a=imread(gantrycrane1.png);b=imread(gantrycrane4.png);c=imsubtract(a,b);figure;imshow(c);title(方案二作差结果)分别运行，结果如图3.4和图3.5所示。可以看出方案二的作差图像斑点比方案一更少一些，由此说明中值滤波比低通滤波在去除图像噪声方面有优势，中值滤波克服了低通滤波所带来的图像模糊，而且对滤除图像椒盐噪声更有效果。图3.4 利用低通滤波去噪原始图像与去噪图像作差图3.5中值滤波去噪原图与55窗口去噪图作差4中值滤波迭代法中值滤波迭代法就是前一次的处理结果7，作为下一次处理的对象，用同样的处理函数和同样的窗口循环几次，直到噪声去除比较完全。实际中如果图像的噪声系数比较大，也就是图像的干扰比较严重，就可以用中值滤波迭代法进行图像去噪处理8。下面是对前文用到的图像加大噪声系数（由0.2变为0.3），用窗口大小为33的中值滤波迭代4次的仿真对比。MATLAB程序如下：I=imread(gantrycrane.png);Y=rgb2gray(I);subplot(2,2,1);imshow(Y);title(原始图像);imwrite(Y,gantrycrane1.png);j1=imnoise(Y,salt & pepper,0.3);subplot(2,2,2);imshow(j1);title(加噪图像);imwrite(j1,gantrycrane7.png);hood=3;X1=medfilt2(j1,hood hood);subplot(2,2,3);imshow(X1);title(第一次迭代);hood=3;X2=medfilt2(X1,hood hood);subplot(2,2,4);imshow(X2);title(第二次迭代);hood=3;X3=medfilt2(X2,hood hood);figure(5);subplot(2,2,1);imshow(X3);title(第三次迭代);hood=3;X4=medfilt2(X3,hood hood);subplot(2,2,2);imshow(X4);title(第四次迭代);运行结果如图4.1和图4.2所示。从四次迭代处理图片可以看出，随着迭代次数的增加，图像噪声明显减少，但是图像也变得越来越模糊。这就是用中值滤波迭代法去除图像噪声矛盾的地方，迭代次数过多，图像就变模糊了，而迭代次数太少，图像就会含有很多噪声。图4.1中值滤波迭代法前两次迭代图4.2 中值滤波迭代法三，四次迭代结果5总结本次研究表明，中值滤波是去除图像噪声的一种行之有效的方法，选择适当大小的滤波窗口，可以在最大限度的保持图像清晰的基础上去除图像噪声。当然中值滤波去噪也有很多不足和局限：首先，对一些细节多，特别是点、线、尖顶细节多的图像不宜采用中值滤波的方法。其次，对于大面积的噪声污染，例如高斯分布的白噪声，滤波窗口中多数图像点被噪声污染，而中值滤波的输出仍然是某个被噪声污染的像素，这样就不能达到去噪的效果。再次，中值滤波迭代法虽然可以很好去除图像噪声，但是如过迭代次数过多，图像就完全模糊了，就算不上是图像去噪了，而迭代次数过少，就达不到去噪的目的。（指导老师：赵华峰）参考文献：1韩晓军.数字图像处理M，北京，电子工业出版社，2007第一版：99-101.2孙兆林.MATLAB6.X图像处理M，清华大学出版社，2002年5月：224-226.3夏良正.数字图像处理M.南京：东南大学出版社，19994Jeong B，Lee Y H. Design of weighted order statistic filters using the perception algorithm J. IEEE Transactions on Signal Processing，1994. 5余成波.数字图像处理及MATLAB实现M.重庆大学出版社，2003年6月第一版.6谢杰成,张大力.中值滤波图像去噪综述N.中国图像图形学报, 2002 3(7),209-217.7董继扬.张军英一种简单的椒盐噪声滤波算法J计算机工程与应用，2003(2O)：27-28 8谢燕江.中值滤波在图像去噪中的应用J.湘南学院学报，2004.Research of Image De-noising Based on Median filterJIAYong(Class 1, Grade 2007, Physical and Electronic Engineering College,Wei Nan Teachers University)Abstract: There are many kinds of noise cant be eliminated in the image processing. Seeking a way not only can reduce noise effectively but also can reserve the image is always the goal of hard-working people. Median filtering has good effect in removing pepper- salt noise aspect .This text obtains that median filter is better than low pass filter through comparing pepper- salt noise and low pass filter in removing noise. For the images has serious noise, we can use the way of Median filters multiple iterative to remove noise. Median filtering de-noising can not only realize the images restoration and original features reservation but also can make the image looks much closer than the image before polluting. Keywords: Median Filtering; Image Denoising; Low-pass Filter; Iteration 1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的C/OS-的研究82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计 96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发 97. 锅炉的单片机控制系统 98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计 99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制 100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现 101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计 102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制 104. 基于ADC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计 106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究 107. 单片机实现的寻呼机编码器 108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究 109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究 111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制 112. PIC单片机在空调中的应用 113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究 项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！