【知识----OpenCV库中的图像滤波算法基本操作--高斯模糊、中值滤波、双边滤波、均值滤波、自适应均值滤波】_高斯核自适应滤波

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前言

OpenCV（Open Source Computer Vision Library）是一款开源的计算机视觉和机器学习软件库。它提供了一套全面的工具，用于图像和视频处理、计算机视觉以及机器学习。

OpenCV提供了多种图像滤波算法，用于平滑、去噪或增强图像。以下是一些常见的图像滤波算法及其说明：

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1. 高斯模糊 (cv::GaussianBlur)

高斯模糊是一种常见的线性平滑滤波方法，它使用高斯函数对图像进行卷积，减少噪声。

cv::GaussianBlur(src, dst, ksize, sigmaX, sigmaY = 0, borderType = cv::BORDER_DEFAULT);
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参数说明：
src：输入图像，可以是单通道或多通道图像。
dst：输出图像，与输入图像具有相同的大小和通道数。
ksize：高斯核的大小，通常为正奇数。指定高斯核的宽度和高度。
sigmaX：X方向上的高斯标准差，控制高斯核在X方向上的分布宽度。
sigmaY：Y方向上的高斯标准差，如果为0（默认值），则与X方向相同。
borderType：边界处理类型，指定在处理图像边界时的策略。常用的有 cv::BORDER_CONSTANT、cv::BORDER_REPLICATE 等，默认为 cv::BORDER_DEFAULT。

引申–边界处理

在图像处理中，边界处理是指在处理图像边缘像素时采取的策略。

OpenCV 中的 cv::GaussianBlur 和其他一些图像处理函数提供了 borderType参数，用于指定在处理图像边缘时的边界处理方式。

以下是其中几种常用的边界处理方式：

案例

#include <opencv2/opencv.hpp>

int main() {
    cv::Mat inputImage = cv::imread("input_image.jpg");
    cv::Mat blurredImage;

    if (inputImage.empty()) {
        std::cerr << "Error: Unable to load the input image." << std::endl;
        return -1;
    }

    cv::GaussianBlur(inputImage, blurredImage, cv::Size(5, 5), 1.5);

    cv::imshow("Original Image", inputImage);
    cv::imshow("Blurred Image (Gaussian)", blurredImage);
    cv::waitKey(0);

    return 0;
}

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在这个示例中，cv::GaussianBlur 函数被用于对输入图像进行高斯模糊处理。

核的大小是 5x5，X方向上的高斯标准差为 1.5。

处理后的图像被显示出来，可以根据实际需求调整参数以达到期望的效果。

2. 中值滤波 (cv::medianBlur):

中值滤波是一种非线性滤波方法，对图像中的每个像素值取周围区域的中值，用于去除椒盐噪声等。

cv::medianBlur(src, dst, ksize);
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参数说明：
src：输入图像，可以是单通道或多通道图像。
dst：输出图像，与输入图像具有相同的大小和通道数。
ksize：高斯核的大小，通常为正奇数。指定高斯核的宽度和高度。

案例

#include <opencv2/opencv.hpp>

int main() {
    cv::Mat inputImage = cv::imread("input_image.jpg");
    cv::Mat medianBlurredImage;

    if (inputImage.empty()) {
        std::cerr << "Error: Unable to load the input image." << std::endl;
        return -1;
    }

    cv::medianBlur(inputImage, medianBlurredImage, 5);

    cv::imshow("Original Image", inputImage);
    cv::imshow("Median Blurred Image", medianBlurredImage);
    cv::waitKey(0);

    return 0;
}

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在这个示例中，cv::medianBlur函数被用于对输入图像进行中值滤波处理。

核的大小是 5x5。

处理后的图像被显示出来，可以根据实际需求调整参数以达到期望的效果。

3. 双边滤波 (cv::bilateralFilter):

双边滤波保留图像的边缘信息，同时进行平滑处理。它考虑像素之间的空间距离和颜色强度。

cv::bilateralFilter(src, dst, d, sigmaColor, sigmaSpace);
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参数说明：
src：输入图像，可以是单通道或多通道图像。
dst：输出图像，与输入图像具有相同的大小和通道数。
d：滤波器直径，表示在每个像素周围考虑的邻域直径。较大的值会导致更广泛的平滑。
sigmaColor：颜色空间中的标准差，控制颜色相似性的权重。较大的值意味着更远的颜色将被考虑。
sigmaSpace：坐标空间中的标准差，控制空间相似性的权重。较大的值意味着更远的像素将被考虑。
borderType：边界处理类型，指定在处理图像边缘时的策略。常用的有 cv::BORDER_CONSTANT、cv::BORDER_REPLICATE 等，默认为 cv::BORDER_DEFAULT。。

案例

#include <opencv2/opencv.hpp>

int main() {
    cv::Mat inputImage = cv::imread("input_image.jpg");
    cv::Mat bilateralFilteredImage;

    if (inputImage.empty()) {
        std::cerr << "Error: Unable to load the input image." << std::endl;
        return -1;
    }

    // 使用cv::bilateralFilter进行双边滤波处理
    cv::bilateralFilter(inputImage, bilateralFilteredImage, 9, 75, 75);

    cv::imshow("Original Image", inputImage);
    cv::imshow("Bilateral Filtered Image", bilateralFilteredImage);
    cv::waitKey(0);

    return 0;
}



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在这个示例中，cv::bilateralFilter 函数被用于对输入图像进行双边滤波处理。

d 参数是滤波器直径，sigmaColor 和 sigmaSpace 分别是颜色和空间的标准差。

根据实际需求，可以调整这些参数以达到期望的效果。

双边滤波通常用于保持图像边缘信息的同时进行降噪。

4. 均值滤波 (cv::blur):

均值滤波是一种简单的线性滤波方法，用于平滑图像。

cv::blur(src, dst, ksize);
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参数说明：
src：输入图像，可以是单通道或多通道图像。
dst：输出图像，与输入图像具有相同的大小和通道数。
ksize：高斯核的大小，通常为正奇数。指定高斯核的宽度和高度。

案例

#include <opencv2/opencv.hpp>

int main() {
    cv::Mat inputImage = cv::imread("input_image.jpg");
    cv::Mat meanBlurredImage;

    if (inputImage.empty()) {
        std::cerr << "Error: Unable to load the input image." << std::endl;
        return -1;
    }

    cv::blur(inputImage, meanBlurredImage, cv::Size(5, 5));

    cv::imshow("Original Image", inputImage);
    cv::imshow("Mean Blurred Image", meanBlurredImage);
    cv::waitKey(0);

    return 0;
}


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在这个示例中，cv::blur 函数被用于对输入图像进行均值滤波处理。

处理后的图像被显示出来，可以根据实际需求调整参数以达到期望的效果。

5. 自适应均值滤波 (cv::adaptiveMeanThreshold):

cv::adaptiveMeanThreshold 函数是OpenCV中用于进行自适应均值阈值处理的函数。

它允许根据图像局部区域的均值来动态调整阈值，从而适应图像中不同区域的光照变化。

cv::adaptiveMeanThreshold(src, dst, maxValue, adaptiveMethod, thresholdType, blockSize, C);
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参数说明：
src：输入图像，必须是单通道灰度图像。
dst：输出图像，是二值化后的图像，与输入图像具有相同的大小。
maxValue：大于阈值的像素设置为的值。
adaptiveMethod：自适应方法，指定如何计算局部块的阈值。常见的有 cv::ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C 和 cv::ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C。
thresholdType：阈值类型，指定二值化类型，如 cv::THRESH_BINARY。
blockSize：局部块的大小，用于计算局部块的均值。
C：从均值减去的常数。

案例

#include <opencv2/opencv.hpp>

int main() {
    cv::Mat grayImage = cv::imread("input_image.jpg", cv::IMREAD_GRAYSCALE);
    cv::Mat adaptiveBinaryImage;

    if (grayImage.empty()) {
        std::cerr << "Error: Unable to load the input image." << std::endl;
        return -1;
    }

    // 使用cv::adaptiveMeanThreshold进行自适应均值阈值处理
    cv::adaptiveThreshold(grayImage, adaptiveBinaryImage, 255, cv::ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C, cv::THRESH_BINARY, 11, 2);

    cv::imshow("Original Gray Image", grayImage);
    cv::imshow("Adaptive Mean Threshold Image", adaptiveBinaryImage);
    cv::waitKey(0);

    return 0;
}


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在这个示例中，cv::adaptiveMeanThreshold 函数被用于对输入灰度图像进行自适应均值阈值处理。

blockSize 参数指定了局部块的大小，C 参数是从均值减去的常数。

根据实际需求，可以调整这些参数以达到期望的二值化效果。

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总结

以上就是OpenCV中的有关于图像图像滤波算法的一些基本操作，如有不足之处，还请大家斧正！！！