基於MATLAB的均值濾波算法實現

　　在圖像采集和生成中會不可避免的引入噪聲，圖像噪聲是指存在於圖像數據中的不必要的或多余的干擾信息，這對我們對圖像信息的提取造成干擾，所以要進行去噪聲處理，常見的去除噪聲的方法有均值濾波、中值濾波、高斯濾波等，這一篇要實現的是均值濾波。

　　均值濾波的方法是將圖像數據生成3x3的矩陣或是5x5等其他模板，然后對這個矩陣模板進行處理。在圖像上對目標像素給一個模板，該模板包括了其周圍的臨近像素（以目標象素為中心的周圍 8 個像素，構成一個濾波模板，即去掉目標像素本身），再用模板中的全體像素的平均值來代替原來像素值。說白了就是對這九個數求個平均值代替中間的那個數。在FPGA中我們為了簡便運算只將目標像素周圍八個點求和然后除以8，取代目標像素點。

 

    MATLAB對數字圖像處理有各種函數支持，各種濾波和邊緣檢測都可以之間用幾行函數實現，但是博主本着學習算法的基本原理，所以不用函數自己根據濾波原理寫代碼。本設計是在上一篇RGB轉Gray后的灰度圖進行濾波處理。

添加噪聲污染函數

g = imnoise(I,type,parameters)

g=imnoise(f,'salt & pepper',d)用椒鹽噪聲污染圖像f，其中d是噪聲密度（即包括噪聲值的圖像區域的百分比）。因此，大約有d*numel（f）個像素受到影響。默認的噪聲密度為0.05。

    本設計只用到了對椒鹽噪聲的處理，所以僅記錄這一種噪聲的添加。

均值濾波代碼

%Mean Filter
clc;
clear all;
close all;

RGB_data = imread('lena.jpg');

R_data =    RGB_data(:,:,1);
G_data =    RGB_data(:,:,2);
B_data =    RGB_data(:,:,3);

%imshow(RGB_data);

[ROW,COL, DIM] = size(RGB_data); 

Y_data = zeros(ROW,COL);
Cb_data = zeros(ROW,COL);
Cr_data = zeros(ROW,COL);
Gray_data = RGB_data;

for r = 1:ROW 
    for c = 1:COL
        Y_data(r, c) = 0.299*R_data(r, c) + 0.587*G_data(r, c) + 0.114*B_data(r, c);
        Cb_data(r, c) = -0.172*R_data(r, c) - 0.339*G_data(r, c) + 0.511*B_data(r, c) + 128;
        Cr_data(r, c) = 0.511*R_data(r, c) - 0.428*G_data(r, c) - 0.083*B_data(r, c) + 128;
    end
end 

Gray_data(:,:,1)=Y_data;
Gray_data(:,:,2)=Y_data;
Gray_data(:,:,3)=Y_data;

figure;
imshow(Gray_data);

%Gray Mean Filter

Gray_data = im2double(Gray_data);
imgn = imnoise(Gray_data,'salt & pepper',0.05); 

%imgn = Gray_data;

figure;
imshow(imgn);

for r = 2:1:ROW-1
    for c = 2:1:COL-1
        Mean_Img(r,c) = (imgn(r-1, c-1) + imgn(r-1, c) + imgn(r-1, c+1) + imgn(r, c-1) + imgn(r, c) + imgn(r, c+1) + imgn(r+1, c-1) + imgn(r+1, c) + imgn(r+1, c+1)) / 9;
    end
end

figure;
imshow(Mean_Img);

處理前后圖片結果比較

Gray lena

Mean_Filter lena

       從處理前后的圖片中可以看到處理過后的圖片變模糊了一些，這是因為均值濾波就是將圖像做平滑處理，像素值高的像素會被拉低，像素值低像素會被拉高，趨向於一個平均值，所以圖像會變模糊一些。

加入椒鹽噪聲后的lena

加入椒鹽噪聲后Mean_Filter lena

　　椒鹽噪聲（salt & pepper noise）是數字圖像的一個常見噪聲，所謂椒鹽，椒就是黑，鹽就是白，椒鹽噪聲就是在圖像上隨機出現黑色白色的像素。椒鹽噪聲是一種因為信號脈沖強度引起的噪聲。這里可以看出均值濾波對雖然是對圖像進行平滑處理，但是對椒鹽噪聲基本無作用，要對椒鹽噪聲處理就要用中值濾波了，博主下一篇再接着做。

 

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