ITK-中值滤波_业界新闻

发布时间:2024-07-29 19:11

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作者：翟天保Steven
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中值滤波原理

中值滤波是一种常用的非线性滤波技术，用于去除图像中的噪声，特别是椒盐噪声和脉冲噪声。它通过在图像中移动一个窗口，并用窗口内像素的中值替换中心像素的值，从而达到去噪的效果。

可以概括为以下几个步骤：

选择滤波窗口：定义一个窗口（通常是矩形或方形），该窗口覆盖目标像素及其邻域像素。窗口的大小由用户指定，例如3×3、5×5等。
移动窗口：将窗口依次移动到图像中的每一个像素位置，逐个处理每个像素。
计算中值：对于窗口覆盖的每一个位置，按像素值大小排序，然后选择中间的值作为中值。如果窗口包含奇数个像素，中值就是排序后中间位置的像素值；如果窗口包含偶数个像素，中值是排序后中间两个像素值的平均值或其中之一。
替换像素值：用计算得到的中值替换当前窗口中心像素的值。

中值滤波具有以下效果和优点：

去除噪声：中值滤波特别适用于去除椒盐噪声和脉冲噪声，因为它能够有效地过滤掉极值点（即噪声），而不会过多影响其他像素。
保留边缘：与均值滤波不同，中值滤波能够更好地保留图像中的边缘和细节。因为中值滤波是基于像素排序的非线性操作，边缘不会像均值滤波那样被模糊掉。
鲁棒性：中值滤波对图像中的孤立噪声点有很强的鲁棒性，能够保持图像的结构和细节。

中值滤波在图像处理和计算机视觉中有广泛的应用，尤其是在图像预处理阶段，用于去除噪声、平滑图像等。它在医学图像处理、卫星图像分析和工业检测等领域中得到了广泛应用。

环境准备

参见：Windows下用CMake编译ITK及配置测试_itk配置-CSDN博客

功能解析

1.引入必要的头文件：

#include <itkImage.h> #include <itkImageFileReader.h> #include <itkImageFileWriter.h> #include <itkMedianImageFilter.h> #include <itkRescaleIntensityImageFilter.h> #include <itkJPEGImageIOFactory.h> #include <itkCastImageFilter.h>

2.初始化图像类型和读写器：

typedef itk::Image<unsigned char, 2> CharImageType; typedef itk::Image<float, 2> FloatImageType; typedef itk::ImageFileReader<CharImageType> ReaderType; typedef itk::ImageFileWriter<CharImageType> WriterType; itk::JPEGImageIOFactory::RegisterOneFactory(); ReaderType::Pointer reader = ReaderType::New(); WriterType::Pointer writer = WriterType::New();

3.设置文件名：

// 设置 reader->SetFileName("test.jpg");            // 要读取的文件名 writer->SetFileName("median_output3.jpg");    // 写入的文件名

4.类型转换：

// 类型转换 typedef itk::CastImageFilter<CharImageType, FloatImageType> CastFilterType; CastFilterType::Pointer castfilter = CastFilterType::New(); castfilter->SetInput(reader->GetOutput());

5.创建中值滤波器，并配置参数：

// 创建中值滤波器 typedef itk::MedianImageFilter<FloatImageType, FloatImageType> FilterType; FilterType::Pointer filter = FilterType::New(); filter->SetInput(castfilter->GetOutput()); // 设置参数 FilterType::InputSizeType radius; radius.Fill(3); // 设置中值滤波器的半径 filter->SetRadius(radius);

6.类型转换：

// 将浮点图像转换为unsigned char类型 typedef itk::RescaleIntensityImageFilter<FloatImageType, CharImageType> RescaleFilterType; RescaleFilterType::Pointer castfilter2 = RescaleFilterType::New(); castfilter2->SetInput(filter->GetOutput());

7.连接过滤器输出到写入器并执行写入操作：

writer->SetInput(castfilter2->GetOutput()); try {     writer->Update(); } catch (itk::ExceptionObject &error) {     std::cerr << "Error: " << error << std::endl;     return EXIT_FAILURE; }

完整代码

#include <itkImage.h> #include <itkImageFileReader.h> #include <itkImageFileWriter.h> #include <itkMedianImageFilter.h> #include <itkRescaleIntensityImageFilter.h> #include <itkJPEGImageIOFactory.h> #include <itkCastImageFilter.h>  int main() { 	// 初始化 	typedef itk::Image<unsigned char, 2> CharImageType; 	typedef itk::Image<float, 2> FloatImageType; 	typedef itk::ImageFileReader<CharImageType> ReaderType; 	typedef itk::ImageFileWriter<CharImageType> WriterType; 	itk::JPEGImageIOFactory::RegisterOneFactory(); 	ReaderType::Pointer reader = ReaderType::New(); 	WriterType::Pointer writer = WriterType::New();  	// 设置 	reader->SetFileName("test.jpg");            // 要读取的文件名 	writer->SetFileName("median_output3.jpg");    // 写入的文件名  	// 类型转换 	typedef itk::CastImageFilter<CharImageType, FloatImageType> CastFilterType; 	CastFilterType::Pointer castfilter = CastFilterType::New(); 	castfilter->SetInput(reader->GetOutput());  	// 创建中值滤波器 	typedef itk::MedianImageFilter<FloatImageType, FloatImageType> FilterType; 	FilterType::Pointer filter = FilterType::New(); 	filter->SetInput(castfilter->GetOutput());  	// 设置参数 	FilterType::InputSizeType radius; 	radius.Fill(3); // 设置中值滤波器的半径 	filter->SetRadius(radius);  	// 将浮点图像转换为unsigned char类型 	typedef itk::RescaleIntensityImageFilter<FloatImageType, CharImageType> RescaleFilterType; 	RescaleFilterType::Pointer castfilter2 = RescaleFilterType::New(); 	castfilter2->SetInput(filter->GetOutput());  	// 输出 	writer->SetInput(castfilter2->GetOutput()); 	try 	{ 		writer->Update(); 	} 	catch (itk::ExceptionObject &error) 	{ 		std::cerr << "Error: " << error << std::endl; 		return EXIT_FAILURE; 	}  	std::cout << "Median filtering completed successfully." << std::endl; 	return EXIT_SUCCESS; }