Фильтрация шумов в растровых изображениях методами усредняющего, порогового и медианного фильтров

Белорусский Государственный Университет

Информатики и Радиоэлектроники

Контрольная работа

по

МАГИ

Выполнил студент

группы 500501

Балахонов Е.В.

Задание.

Создать программу, осуществляющую фильтрацию шумов в растровых

изображениях методами усредняющего, порогового и медианного фильтров.

Програма написана на языке Object Pascal и выполняется в среде Win32.

Общий вид программы показан на рис. № 1.

[pic]

Рис. № 1. Общий вид главного окна программы.

[pic]

Рис. № 2. Общий вид главного окна программы c

загруженным исходным изображением.

1. Усредняющий фильтp.

Алгоритм работы усредняющего фильтра заключается в замене значения

яркости в

текущем пикселе на среднюю яркость, вычисленную по его 8 окрестностям,

включая и сам элемент. Этот фильтр является самым простым. К недостаткам

его можно отнести сглаживание ступенчатых и пилообразных функций. Кроме

того пиксели, имеющее существенно отличное значение яркости и являющимися

шумовыми могут вносить значительный вклад в результат обработки.

Реализация фильтра представлена в виде процедуры:

Procedure AverageFilter(Value:Integer);

Данная процедура осуществляет алгоритм усредняющего фильтра

применительно к объекту TBitmap. В него предварительно должна быть

загружено изображение (Рис. № 2). Результат работы усредняющего филтра

можно увидеть на рис. № 3. Параметр Value – порог при котором производятся

манипуляции с пикселом.

Procedure TMainForm.AverageFilter;

var

PrevisionLine:pByteArray;

CurrentLine:pByteArray;

NextLine:pByteArray;

I,J:Integer;

Summ:Integer;

begin

if Image1.Picture.Bitmap.PixelFormat = pf8bit then

begin

for I := 0 to Image1.Picture.Bitmap.Height - 1 do

begin

CurrentLine := Image1.Picture.Bitmap.ScanLine[I];

for J := 0 to Image1.Picture.Bitmap.Width - 1 do

begin

Summ := 0;

if I > 0 then

begin

PrevisionLine := Image1.Picture.Bitmap.ScanLine[I - 1];

if J > 0 then

begin

Summ := Summ + PrevisionLine^[J - 1];

end;

Summ := Summ + PrevisionLine^[J];

if J + 1 < Image1.Picture.Bitmap.Width then

begin

Summ := Summ + PrevisionLine^[J + 1];

end;

if J > 0 then

begin

Summ := Summ + CurrentLine^[J - 1];

end;

Summ := Summ + CurrentLine^[J];

if J + 1 < Image1.Picture.Bitmap.Width then

begin

Summ := Summ + CurrentLine^[J + 1];

end;

if I + 1 < Image1.Picture.Bitmap.Height then

begin

NextLine := Image1.Picture.Bitmap.ScanLine[I + 1];

if J > 0 then

begin

Summ := Summ + NextLine^[J - 1];

end;

Summ := Summ + NextLine^[J];

if J + 1 < Image1.Picture.Bitmap.Width then

begin

Summ := Summ + NextLine^[J + 1];

end;

if (Summ div 9) = 0) and (VertB < Image1.Picture.Bitmap.Height) then

BoxCurrentLine := Image1.Picture.Bitmap.ScanLine[VertB];

for HorB := (Hor - (Value div 2)) to (Hor + (Value div 2)) do

begin

if (HorB >= 0) and (VertB >= 0) and

(HorB < Image1.Picture.Bitmap.Width) and

(VertB < Image1.Picture.Bitmap.Height) then

PixelArray[Counter] := BoxCurrentLine^[HorB]

else

PixelArray[Counter] := 0;

Inc(Counter);

end;

// Сортируем массив

for VertB := 0 to Value*Value - 1 do

begin

for HorB := VertB to Value*Value - 1 do

begin

if PixelArray[VertB] > PixelArray[HorB] then

begin

Temp := PixelArray[VertB];

PixelArray[VertB] := PixelArray[HorB];

PixelArray[HorB] := Temp;

end;

// Берем то что посередине и присваиваем текущему пикселю

CurrentLine^[Hor] := PixelArray[((Value*Value) div 2) + 1];

end;

Image1.Visible := False;

Image1.Visible := True;

N4.Enabled := True;

end

else

MessageBox(Handle,'Такой формат файла пока не подерживается...',

'Слабоват я пока...',MB_OK or MB_ICONSTOP or

MB_APPLMODAL);

end;

Результат работы фильтра можно увидеть на рис. № 6.

[pic]

Рис. № 6. Начало работы медианного фильтра – запрос на размер окна фильтра.

[pic]

Рис. № 7.Результат работы медианного фильтра с окном 3 на 3.

4. Заполнение объекта другим цветом.

Для упрощения алгоритма слудующая процедура заполняет графические

объекты только белым цветом, однако путем простого добавления диалогового

окна с вопросом о цвете заполнения можно добиться заполнения объектов любым

цветом.

procedure TMainForm.Image1MouseDown(Sender: TObject; Button:

TMouseButton;

Shift: TShiftState; X, Y: Integer);

var

TargetPixel:Byte;

ChangeCount:Integer;

CurrentLine:pByteArray;

PrevLine:pByteArray;

NextLine:pByteArray;

YOffset, XOffset:Integer;

begin

if Image1.Picture.Bitmap.PixelFormat = pf8bit then

begin

// Запоминаем значение пиксела на котором щелкнули мышкой

TargetPixel := pByteArray(Image1.Picture.Bitmap.ScanLine[Y])^[X];

YOffset := 0;

// Пока число замен не станет равным 0 двигаемся вверх

repeat

ChangeCount := 0;

if Y - YOffset < 0 then

Break;

// Берем линию

CurrentLine := Image1.Picture.Bitmap.ScanLine[Y - YOffset];

PrevLine := Image1.Picture.Bitmap.ScanLine[Y - YOffset - 1];

if PrevLine[X] <> TargetPixel then

Break;

XOffset := 0;

// Заполняем влево ее пока не дойдем до границы объекта

if X - 1 >= 0 then

while CurrentLine^[X - XOffset - 1] = TargetPixel do

begin

CurrentLine^[X - XOffset] := 255;

Inc(XOffset);

Inc(ChangeCount);

if X - XOffset - 1 < 0 then

Break;

end;

XOffset := 0;

// Заполняем вправо ее пока не дойдем до границы объекта

if X + 1 < Image1.Picture.Bitmap.Width - 1 then

while CurrentLine^[X + XOffset + 1] = TargetPixel do

begin

CurrentLine^[X + XOffset] := 255;

Inc(XOffset);

Inc(ChangeCount);

if X + XOffset + 1 > Image1.Picture.Bitmap.Width - 1 then

Break;

end;

Inc(YOffset);

until ChangeCount = 0;

YOffset := 1;

// Пока число замен не станет равным 0 двигаемся вниз

repeat

ChangeCount := 0;

if Y + YOffset > Image1.Picture.Bitmap.Width - 1 then

Break;

// Берем линию

CurrentLine := Image1.Picture.Bitmap.ScanLine[Y + YOffset];

NextLine := Image1.Picture.Bitmap.ScanLine[Y + YOffset + 1];

if NextLine[X] <> TargetPixel then

Break;

XOffset := 0;

// Заполняем влево ее пока не дойдем до границы объекта

if X - 1 >= 0 then

while CurrentLine^[X - XOffset - 1] = TargetPixel do

begin

CurrentLine^[X - XOffset] := 255;

Inc(XOffset);

Inc(ChangeCount);

if X - XOffset - 1 < 0 then

Break;

end;

XOffset := 0;

// Заполняем вправо ее пока не дойдем до границы объекта

if X + 1 < Image1.Picture.Bitmap.Width - 1 then

while CurrentLine^[X + XOffset + 1] = TargetPixel do

begin

CurrentLine^[X + XOffset] := 255;

Inc(XOffset);

Inc(ChangeCount);

if X + XOffset + 1 > Image1.Picture.Bitmap.Width - 1 then

Break;

end;

Inc(YOffset);

until ChangeCount = 0;

Image1.Visible := False;

Image1.Visible := True;

end;

Результаты работы программы можно увидеть на рис. № 8 и № 9.

[pic]

Рис. № 8. Исходное изображение для заполнения.

[pic]

Рис. № 9. Результат заполнения.

5. Инверсия.

Ну и напоследок сделаем инверсию нашего изображения (Рис. 10, 11):

procedure TMainForm.N7Click(Sender: TObject);

var

Line:pByteArray;

I,J:Integer;

Bits:Byte;

begin

Bits := 1;

for I :=0 to Image1.Picture.Bitmap.Height - 1 do

begin

Line := Image1.Picture.Bitmap.ScanLine[I];

case Image1.Picture.Bitmap.PixelFormat of

pf4bit:Bits := 1;

pf8bit:Bits := 1;

pf15bit:Bits := 2;

pf16bit:Bits := 2;

pf24bit:Bits := 3;

pf32bit:Bits := 4;

end;

for J :=0 to Image1.Picture.Bitmap.Width * Bits - 1 do

Line^[J] := 255 - Line^[J];

end;

Image1.Visible := False;

Image1.Visible := True;

N4.Enabled := True;

end;

[pic]

Рис. № 10. Исходное изображение для инверсии.

[pic]

Рис. № 11. Результат инверсии изображения.