Spatial Filtering 實作

HW4：Spatial Filtering

這次的作業是有關模糊化（blur)，

銳化(Sharpen)，胡椒鹽雜訊（Pepper-and-salt Noise），

中值濾波器（Median Filter）的實作。

這是程式的界面

有兩個Page,第一個Page為Image顯示原圖

第二個Page為Result顯示處理后的結果圖

程序有5個功能（如下圖所示）

1.box blur（快速均值模糊）             
2.Gaussian Blur（高斯模糊）          

3.Sharpen（銳化）                          

4.Sharpen Diagonal（對角戲銳化）

5.Median Filter（中值濾波器）        

一：

第一個是box blur（快速均值模糊）

其做法是將影像中每個像素點的值更改為

其周圍九宮格內像素的平均值

這裡要注意的是邊界不能取到

for (j=1; j<iImageHeight-1; j++)

所以是從1到imageheight-1做scanline

做完box blur的結果（如下圖）

二：

第二個是Gaussian Blur（高斯模糊）

高斯模糊是一種圖像模糊濾波器，它用正態分布

計算圖像中每個像素的變換。

可以理解為加了權重的box blur

它更加注重臨近的點對中間那點的影響

做完box blur的結果（如下圖）

三：

第三個是Sharpen（銳化）

銳化用到了Laplacian（拉普拉斯）運算子

將銳化濾波器的公式簡化可得

　g(x,y)=f(x,y)-∇^2 f(x,y)

=f(x,y)-[f(x+1,y)+f(x-1,y)+f(x,y+1)+f(x,y-1)-4f(x,y)]

=5f(x,y)-f(x+1,y)-f(x-1,y)-f(x,y+1)-f(x,y-1)

簡化后的銳化濾波器的遮罩（如下）

左邊為只對橫向和縱向做銳化

右邊還加入了對角線的銳化

在做銳化的時候要注意色彩值可能超過255或小於0的問題

沒有做攔截的話可能出現(如下圖)的錯誤

int f=(5*a[4]-a[1]-a[3]-a[5]-a[7])

if(f>255)f=255;

else if(f<0)f=0;

所以這段很重要！

正確結果(如下):

可以發現整個畫面變得更清晰了。

四：

第四個是Sharpen Diagonal（對角戲銳化）

這個與三的區別在對角戲也做了銳化

結果（如下）：

可以發現銳化效果相比于三更加明顯。

五：

第五個是Median Filter（中值濾波器）

中值濾波器常可用來消除脈衝雜訊

所以在用這個濾波器之前要先做

胡椒鹽雜訊（Pepper-and-salt Noise）這個動作

影像中的脈衝雜訊是以白點或黑點的形式出現，

所以胡椒鹽雜訊就是用亂數將影像的

某些像素點的色彩值改成黑白色

從而產生胡椒鹽的雜訊效果。

結果如下（這是6%的胡椒鹽）：

撒完鹽之後就需要用到中值濾波器來處理了。

中值濾波器是將九宮格內的色彩值，

取出來之後排序，

之後拿取中間值

（這裡引用 99360134 徐賢傑 學長的圖來做說明）

中值濾波器處理后的結果（如下）：

看起來會比之前影像模糊一點點

如果是10%的胡椒鹽就還會殘留一些雜訊

總結：這次的作業寫完后很有感覺，不僅模擬了photoshop的功能

還實作了影像的修復與處理。在撒完鹽后又用中值濾波器

將圖像復原的過程很有成就感。還有就是再老師指點完

將銳化的bug處理掉之後，得到了真正銳化的結果。

那個時候有興奮的感覺!

總而言之，這次的實作讓我對影像處理更加感興趣了！

Unit1.cpp