Использование фильтров для удаления шума
Демонстрационная программа удаления шума выполняет восстановление исходного изображения, устраняя искажения и дефекты. Для работы с программой необходимо запустить из командной строки файл nrfiltdemo.
В появившемся окне необходимо задать следующие параметры:
Изображение – файл исходного изображения,
Тип шума – модель помехи. Возможные значения:
– Gaussian – добавляет к исходному изображению S гауссовский белый шум с математическим ожиданием, указанным в параметре Интенсивность и дисперсией, указанной в параметре Разброс. По умолчанию математическое ожидание равно 0, а дисперсия – 0,01.
– Salt&Pepper – добавляет к исходному изображению S импульсный шум. Параметр Интенсивность определяет плотность шума и равен доле искаженных пикселов (по умолчанию равно 0,05).
– Speckle – добавляет к исходному изображению S мультипликативный шум D=S+n*S, где n - равномерно распределенный случайный шум с математическим ожиданием 0 и дисперсией, указанной в параметре Разброс (по умолчанию равно 0,04).
Интенсивность или/и разброс (в зависимости от типа шума) – параметры шума.
Тип фильтрации – метод фильтрации шума. Возможные значения:
– Медианная – создает полутоновое изображение D, каждый пиксель которого формируется следующим образом. Пиксели исходного полутонового изображения, соответствующие всем элементам маски фильтра, составляют упорядоченную последовательность А. Пикселю D(r, с), где r и с – координаты текущего положения центрального элемента маски, присваивается значение медианы последовательности А. Операция применяется нерекурсивно для всех положений маски.
– Средняя – выполняет фильтрацию данных, заданных в исходном двумерном массиве, двумерным КИХ-фильтром, коэффициенты которого заданы в маске фильтра.
– Адаптивная – формирует полутоновое изображение D, которое является результатом адаптивной фильтрации Винера исходного полутонового изображения S. Параметры функции задают размеры скользящего окна, в пределах которого оцениваются среднее и среднеквадратичное отклонение значений яркости.
Число точек – размер окна фильтра (3х3, 5х5, 7х7).
На экране представляются следующие изображения:
исходное (Original Image),
зашумленное (Corrupted Image),
восстановленное (Filtered Image).
Для просмотра результата искажения изображения помехой необходимо нажать кнопку Apply Noise. Для просмотра результата фильтрации необходимо нажать кнопку Apply Filter.
На следующих рисунках приведены примеры устранения импульсного шума Salt&Pepper различной интенсивности (0,2 и 0,5) методом медианной фильтрации (размер окна 5х5).
(интенсивность 0,2)
(интенсивность 0,5)
На следующем рисунке приведен пример устранения мультипликативного шума (разброс 0,2) методом адаптивной фильтрации (размер окна 5х5).
На следующем рисунке приведен пример устранения гауссовского шума (среднее значение 0,1, разброс 0,1) методом медианной фильтрации (размер окна 5х5).
Номер варианта |
Изображение |
|
|
Flower |
|
|
Blood |
|
|
Circuit |
|
|
Rice |
|
|
Pout |
|
|
Saturn |
|
|
Quarter |
|
|
Bone Marrow |
|
|
Aluminum |
Gaussian |
Mean |
-0.4; 0; 0.4 |
Variance |
0.1; 0.01 |
|
Salt&Pepper |
Density |
0.1; 0.01 |
Speckle |
Variance |
0.1; 0.01 |
Применить последовательно к заданному номером варианта изображению каждый из типов шумов с заданными в таблице параметрами. Сделать вывод о влиянии каждого из типов шумов и их параметров на изображение.
Применить последовательно к заданному номером варианта изображению каждый из типов шумов с заданными в таблице параметрами и выполнить фильтрацию различными типами фильтров с различной длиной. Сделать вывод о влиянии каждого из типов фильтров и их длины на изображения, зашумленные различными типами шумов с различными параметрами. Определить, какой из видов фильтров эффективен при подавлении каких шумов.
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа №1. Оцифровка и восстановление сигнала 3
Лабораторная работа №2. Спектральный анализ звука 21
Лабораторная работа № 3. Обработка изображений 27
Учебно-методическое издание
Сидоренко Валентина Геннадьевна
Балакина Екатерина Петровна
Зольникова Надежда Николаевна
СПОСОБЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
Методические указания к лабораторным работам
по дисциплине
«Цифровая обработка сигналов»
Подписано к печ. Формат
Усл.- печ.л. Тираж 100 экз.
Заказ Изд. №