歡迎關注 『youcans 的 OpenCV 例程 200 篇』 系列，持續更新中
歡迎關注 『youcans 的 OpenCV學習課』 系列，持續更新中

【youcans 的 OpenCV 例程 200 篇】101. 自適應中值濾波器

3.8 自適應中值濾波器（Adaptive median filter）

中值濾波器的窗口尺寸是固定大小不變的，不能同時兼顧去噪和保護圖像的細節，在噪聲的密度較小時的性能較好，當噪聲概率較高時的性能就會劣化。

自適應中值濾波器根據預先設定的條件，在濾波的過程中動態改變濾波器的窗口尺寸大小；進一步地，根據條件判斷當前像素是否噪聲，由此決定是否用鄰域中值替換當前像素。

自適應中值濾波器可以處理較大概率的脈沖噪聲，平滑非脈沖噪聲，盡可能保護圖像細節信息，避免圖像邊緣的細化或者粗化。

令 $Sxy$ 表示中心在點 $(x,y)$ 、大小為 $m?n$ 的矩形子窗口（鄰域），濾波器在由 $Sxy$ 定義的鄰域操作。

表示 $Sxy$ 中的最小灰度值、最大灰度值和灰度值的中值，$Zxy$ 是點 $(x,y)$ 的灰度值，$Smax$ 是允許的最大窗口尺寸。

自適應中值濾波器分為兩個過程：

• Step A：

  • A1 = Zmed - Zmin
  • A2 = Zmed - Zmax
  • 如果 A1>0 且 A2<0，則跳轉到 Step B；否則，增大窗口尺寸
  • 如果增大后的尺寸 ≤ Smax，則重復 A；否則，輸出 Zmed

• Step B：

  • B1 = Zxy - Zmin
  • B2 = Zxy - Zmax
  • 如果 B1>0 且 B2<0，則輸出 Zxy；否則，輸出 Zmed

StepA 的目的是確定當前窗口內得到的中值 Zmed 是否是噪聲。如果 Zmin<Zmed<Zmax，則中值 Zmed 不是噪聲，轉到StepB。如果Zmin<Zxy<Zmax，則 Zxy 不是噪聲，濾波器輸出 Zxy。如果不滿足上述條件，則判定 Zxy 是噪聲，輸出中值 Zmed。

如果在StepA中，Zmed 不滿足條件 Zmin<Zmed<Zmax，則可判斷得到的中值 Zmed 是噪聲。這時要增大濾波器的窗口尺寸，在更大的范圍內尋找一個非噪聲點的中值。

因此，如果圖像中噪聲的概率較低，自適應中值濾波器可以使用較小的窗口尺寸，以提高計算速度；反之，如果噪聲的概率較高，則需要增大濾波器的窗口尺寸，以改善濾波效果。

例程 9.15：自適應中值濾波器

# # 9.15: 自適應中值濾波器 (Adaptive median filter)img = cv2.imread("../images/Fig0514a.tif", 0) # flags=0 讀取為灰度圖像hImg = img.shape[0]wImg = img.shape[1]smax = 7 # 允許最大窗口尺寸m, n = smax, smaximgAriMean = cv2.boxFilter(img, -1, (m, n)) # 算術平均濾波# 邊緣填充hPad = int((m-1) / 2)wPad = int((n-1) / 2)imgPad = np.pad(img.copy(), ((hPad, m-hPad-1), (wPad, n-wPad-1)), mode="edge")imgMedianFilter = np.zeros(img.shape) # 中值濾波器imgAdaMedFilter = np.zeros(img.shape) # 自適應中值濾波器for i in range(hPad, hPad+hImg):for j in range(wPad, wPad+wImg):# 1. 中值濾波器 (Median filter)ksize = 3k = int(ksize/2)pad = imgPad[i-k:i+k+1, j-k:j+k+1] # 鄰域 Sxy, m*nimgMedianFilter[i-hPad, j-wPad] = np.median(pad)# 2. 自適應中值濾波器 (Adaptive median filter)ksize = 3k = int(ksize/2)pad = imgPad[i-k:i+k+1, j-k:j+k+1]zxy = img[i-hPad][j-wPad]zmin = np.min(pad)zmed = np.median(pad)zmax = np.max(pad)if zmin < zmed < zmax:if zmin < zxy < zmax:imgAdaMedFilter[i-hPad, j-wPad] = zxyelse:imgAdaMedFilter[i-hPad, j-wPad] = zmedelse:while True:ksize = ksize + 2if zmin < zmed < zmax or ksize > smax:breakk = int(ksize / 2)pad = imgPad[i-k:i+k+1, j-k:j+k+1]zmed = np.median(pad)zmin = np.min(pad)zmax = np.max(pad)if zmin < zmed < zmax or ksize > smax:if zmin < zxy < zmax:imgAdaMedFilter[i-hPad, j-wPad] = zxyelse:imgAdaMedFilter[i-hPad, j-wPad] = zmedplt.figure(figsize=(9, 6))plt.subplot(131), plt.axis('off'), plt.title("Original")plt.imshow(img, cmap='gray', vmin=0, vmax=255)plt.subplot(132), plt.axis('off'), plt.title("Median filter")plt.imshow(imgMedianFilter, cmap='gray', vmin=0, vmax=255)plt.subplot(133), plt.axis('off'), plt.title("Adaptive median filter")plt.imshow(imgAdaMedFilter, cmap='gray', vmin=0, vmax=255)plt.tight_layout()plt.show()

（本節完）

---

版權聲明：

youcans@xupt 原創作品，轉載必須標注原文鏈接

參考文獻：《Python 數字圖像處理(DIP) - 圖像復原與重建11 》

Copyright 2021 youcans, XUPT
Crated：2022-2-1

歡迎關注 『youcans 的 OpenCV 例程 200 篇』 系列，持續更新中
歡迎關注 『youcans 的 OpenCV學習課』 系列，持續更新中

【youcans 的 OpenCV 例程200篇】01. 圖像的讀取（cv2.imread）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】02. 圖像的保存（cv2.imwrite）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】03. 圖像的顯示（cv2.imshow）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】04. 用 matplotlib 顯示圖像（plt.imshow）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】05. 圖像的屬性（np.shape）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】06. 像素的編輯（img.itemset）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】07. 圖像的創建（np.zeros）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】08. 圖像的復制（np.copy）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】09. 圖像的裁剪（cv2.selectROI）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】10. 圖像的拼接（np.hstack）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】11. 圖像通道的拆分（cv2.split）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】12. 圖像通道的合并（cv2.merge）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】13. 圖像的加法運算（cv2.add）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】14. 圖像與標量相加（cv2.add）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】15. 圖像的加權加法（cv2.addWeight）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】16. 不同尺寸的圖像加法
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】17. 兩張圖像的漸變切換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】18. 圖像的掩模加法
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】19. 圖像的圓形遮罩
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】20. 圖像的按位運算
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】21. 圖像的疊加
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】22. 圖像添加非中文文字
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】23. 圖像添加中文文字
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】24. 圖像的仿射變換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】25. 圖像的平移
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】26. 圖像的旋轉（以原點為中心）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】27. 圖像的旋轉（以任意點為中心）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】28. 圖像的旋轉（直角旋轉）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】29. 圖像的翻轉（cv2.flip）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】30. 圖像的縮放（cv2.resize）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】31. 圖像金字塔（cv2.pyrDown）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】32. 圖像的扭變（錯切）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】33. 圖像的復合變換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】34. 圖像的投影變換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】35. 圖像的投影變換（邊界填充）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】36. 直角坐標與極坐標的轉換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】37. 圖像的灰度化處理和二值化處理
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】38. 圖像的反色變換（圖像反轉）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】39. 圖像灰度的線性變換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】40. 圖像分段線性灰度變換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】41. 圖像的灰度變換（灰度級分層）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】42. 圖像的灰度變換（比特平面分層）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】43. 圖像的灰度變換（對數變換）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】44. 圖像的灰度變換（伽馬變換）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】45. 圖像的灰度直方圖
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】46. 直方圖均衡化
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】47. 圖像增強—直方圖匹配
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】48. 圖像增強—彩色直方圖匹配
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】49. 圖像增強—局部直方圖處理
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】50. 圖像增強—直方圖統計量圖像增強
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】51. 圖像增強—直方圖反向追蹤
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】52. 圖像的相關與卷積運算
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】53. Scipy 實現圖像二維卷積
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】54. OpenCV 實現圖像二維卷積
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】55. 可分離卷積核
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】56. 低通盒式濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】57. 低通高斯濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】58. 非線性濾波—中值濾波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】59. 非線性濾波—雙邊濾波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】60. 非線性濾波—聯合雙邊濾波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】61. 導向濾波（Guided filter）
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】62. 圖像銳化——鈍化掩蔽
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】63. 圖像銳化——Laplacian 算子
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】64. 圖像銳化——Sobel 算子
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】65. 圖像銳化——Scharr 算子
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】66. 圖像濾波之低通/高通/帶阻/帶通
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】67. 空間域圖像增強的綜合應用
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】68. 空間域圖像增強的綜合應用
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】69. 連續非周期信號的傅立葉系數
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】70. 一維連續函數的傅里葉變換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】71. 連續函數的取樣
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】72. 一維離散傅里葉變換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】73. 二維連續傅里葉變換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】74. 圖像的抗混疊
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】75. Numpy 實現圖像傅里葉變換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】76. OpenCV 實現圖像傅里葉變換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】77. OpenCV 實現快速傅里葉變換
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】78. 頻率域圖像濾波基礎
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】79. 頻率域圖像濾波的基本步驟
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】80. 頻率域圖像濾波詳細步驟
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】81. 頻率域高斯低通濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】82. 頻率域巴特沃斯低通濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】83. 頻率域低通濾波：印刷文本字符修復
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】84. 由低通濾波器得到高通濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】85. 頻率域高通濾波器的應用
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】86. 頻率域濾波應用：指紋圖像處理
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】87. 頻率域鈍化掩蔽
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】88. 頻率域拉普拉斯高通濾波
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】89. 帶阻濾波器的傳遞函數
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】90. 頻率域陷波濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】91. 高斯噪聲、瑞利噪聲、愛爾蘭噪聲
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】92. 指數噪聲、均勻噪聲、椒鹽噪聲
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】93. 噪聲模型的直方圖
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】94. 算術平均濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】95. 幾何均值濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】96. 諧波平均濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】97. 反諧波平均濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】98. 統計排序濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】99. 修正阿爾法均值濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】100. 自適應局部降噪濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】101. 自適應中值濾波器
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】102. 陷波帶阻濾波器的傳遞函數
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】103. 陷波帶阻濾波器消除周期噪聲干擾
【youcans 的 OpenCV 例程200篇】104. 運動模糊退化模型

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【youcans 的 OpenCV 例程 200 篇】101. 自适应中值滤波器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。