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1、中值濾波與均值濾波的比較三旅一營第三組（黃釀、趙俊強(qiáng)、孟斌、李偉健、葛振東、郭兆陽、）主講：毛東進(jìn)一、信號(hào)噪聲的概念二、圖像噪聲的抑制方法三、兩種濾波方法的比較及改進(jìn)一、信號(hào)噪聲的概念噪聲是不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)信號(hào)，通常采用概率統(tǒng)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行分析。噪聲影響圖像處理的輸入、采集、處理的各個(gè)環(huán)節(jié)以及輸出結(jié)果的全過程。特別是在圖像的采集和輸入階段對(duì)噪聲的抑制是十分關(guān)鍵的問題，若輸入伴有較大的噪聲，必然影響處理全過程及輸出的結(jié)果。一個(gè)良好的圖像處理系統(tǒng)，不論是模擬處理還是數(shù)字處理，都把減少最前一級(jí)的噪聲作為主攻目標(biāo)。因此，噪聲抑制對(duì)圖像處理十分重要。4根據(jù)

2、噪聲產(chǎn)生的來源，大致可以分為：外部噪聲：是指從處理系統(tǒng)外來的影響，如天線干擾或電磁波從電源線竄入系統(tǒng)的噪聲。內(nèi)部噪聲則有以下四種最常見形式。①由光和電的基本性質(zhì)引起的噪聲。例如電流可看作電子或空穴運(yùn)動(dòng)，這些粒子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生隨機(jī)散粒噪聲，導(dǎo)體中電子流動(dòng)的熱噪聲，光量子運(yùn)動(dòng)的光量子噪聲等。②由機(jī)械運(yùn)動(dòng)引起的噪聲。例如，接頭振動(dòng)使電流不穩(wěn)，磁頭或磁帶、磁盤抖動(dòng)等。③元器件噪聲。如光學(xué)底片的顆粒噪聲，磁帶、磁盤缺陷噪聲，光盤的疵點(diǎn)噪聲等。④系統(tǒng)內(nèi)部電路的噪聲。噪聲是隨機(jī)量，可以從統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)來定義噪聲。凡是統(tǒng)計(jì)特性不隨時(shí)間變化的噪聲稱為平穩(wěn)噪聲，而統(tǒng)計(jì)特

3、性隨時(shí)間變化的噪聲稱作非平穩(wěn)噪聲。以上各種類型的噪聲反映在圖像畫面上，大致可以分為兩種典型的圖像噪聲：椒鹽噪聲：噪聲的幅值基本相同，但是噪聲出現(xiàn)的位置是隨機(jī)的。隨機(jī)噪聲：每一點(diǎn)都存在噪聲，但噪聲的幅值是隨機(jī)的。隨機(jī)噪聲根據(jù)其幅值的概率密度函數(shù)，還可分成：高斯噪聲、瑞利噪聲55椒鹽噪聲的特征:出現(xiàn)位置是隨機(jī)的，但噪聲的幅值是基本相同的。高斯噪聲的特征：出現(xiàn)在位置是一定的（每一點(diǎn)上），但噪聲的幅值是隨機(jī)的。我們生活中最常遇見的要數(shù)椒鹽噪聲和高斯噪聲椒鹽噪聲示例7高斯噪聲示例8設(shè)計(jì)噪聲抑制濾波方法時(shí)，應(yīng)盡可能保持原圖信息的基礎(chǔ)上，抑制噪聲。最常見的8

4、種濾波方式1、均值濾波器2、中值濾波器3、高斯濾波4、KNN濾波5、高通濾波6、低通濾波（3*3）7、最大均值性平滑濾波8、梯度倒數(shù)加權(quán)濾波及低通濾波（5*5、7*7、9*9、11*11）二、圖像噪聲的抑制方法均值濾波器——原理在圖像上，對(duì)待處理的像素給定一個(gè)模板，該模板包括了其周圍的鄰近像素。將模板中的全體像素的均值來替代原來的像素值的方法。以模塊運(yùn)算系數(shù)表示即：12143122345768957688567891214312234576895768856789344456678C=6.6316C=5.5263三、兩種濾波方法的比較及改進(jìn)（一

5、）、均值濾波——處理方法待處理像素示例邊框保留不變的效果示例均值濾波的改進(jìn)——加權(quán)均值濾波均值濾波器的缺點(diǎn)是，會(huì)使圖像變的模糊，原因是它對(duì)所有的點(diǎn)都是同等對(duì)待，在將噪聲點(diǎn)分?jǐn)偟耐瑫r(shí)，將景物的邊界點(diǎn)也分?jǐn)偭?。為了改善效果，就可采用加?quán)平均的方式來構(gòu)造濾波器。均值濾波的改進(jìn)——加權(quán)均值濾波如下，是幾個(gè)典型的加權(quán)平均濾波器。示例示例示例示例（二）、中值濾波——問題的提出雖然均值濾波器對(duì)噪聲有抑制作用，但同時(shí)會(huì)使圖像變得模糊。即使是加權(quán)均值濾波，改善的效果也是有限的。為了有效地改善這一狀況，必須改換濾波器的設(shè)計(jì)思路，中值濾波就是一種有效的方法。中值濾波

6、——設(shè)計(jì)思想因?yàn)樵肼暎ㄈ缃符}噪聲）的出現(xiàn)，使該點(diǎn)像素比周圍的像素亮（暗）許多。如果在某個(gè)模板中，對(duì)像素進(jìn)行由小到大排列的重新排列，那么最亮的或者是最暗的點(diǎn)一定被排在兩側(cè)。取模板中排在中間位置上的像素的灰度值替代待處理像素的值，就可以達(dá)到濾除噪聲的目的。中值濾波——原理示例數(shù)值排序m-2m-1mm+1m+2610258mm+1m-2m+2m-1610258262中值濾波器——處理示例例：模板是一個(gè)1*5大小的一維模板。原圖像為：22621244424處理后為：22(1,2,2,2,6)2(1,2,2,2,6)2(1,2,2,4,6)2244444

7、(2,4,4)中值濾波——濾波處理方法與均值濾波類似，做3*3的模板，對(duì)9個(gè)數(shù)排序，取第5個(gè)數(shù)替代原來的像素值。中值濾波——例題12143122345768957688567891214312234576895768856789234566678C=6.6316C=5.5263示例中值濾波器與均值濾波器的比較對(duì)于椒鹽噪聲，中值濾波效果比均值濾波效果好。中值濾波器與均值濾波器的比較原因：椒鹽噪聲是幅值近似相等但隨機(jī)分布在不同位置上，圖像中有干凈點(diǎn)也有污染點(diǎn)。中值濾波是選擇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)來替代污染點(diǎn)的值，所以處理效果好。因?yàn)樵肼暤木挡粸?，所以均值濾波

8、不能很好地去除噪聲點(diǎn)。中值濾波器與均值濾波器的比較對(duì)于高斯噪聲，均值濾波效果比中值濾波效果好。中值濾波器與均值濾波器的比較原因：高斯噪聲是幅值近似正態(tài)