C++如何實現中值濾波

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中值濾波器是一種非線性濾波器，或者叫統計排序濾波器。

適用對象：帶椒鹽噪聲的圖像

由于椒鹽噪聲像素值與原圖像素值沒有關聯，隨機性較大，因此使用中值濾波可有效濾掉噪聲。

中值濾波需要對像素值進行排序，因此首先寫一個冒泡排序算法。

冒泡排序實現：

為提高效率加入標志位flag，當第i次尋找最大值時，如果相鄰兩個數均未發生互換，此時flag位為false，即說明此時數組已經按照遞增排列，可提前終止。此處應該注意flag=false所在位置，因為需要保證第i次尋找最大值過程中，遍歷到所有未參與排列的數據，所以flag=false應該放在循環條件for（int j=0; j<len-1-i; j++）的外部。

void bubble(std::vector<int> &arr, int len)
{
    bool flag = true;
    for (int i = 0; i < len-1; i++)
    {
        while (flag)
        {
            flag = false;
            for (int j = 0; j < len - i - 1; j++)
            {
                
                if (arr[j + 1] < arr[j])
                {
                    flag = true;  //只要發生一次交換就繼續判斷
                    int temp = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = arr[j];
                    arr[j] = temp;
                }
            }
        }
    }    
}

中值濾波的實現：

需要注意的主要問題：

為了能夠遍歷到原圖的邊界，需要對原圖進行邊界擴充，擴充長度為（窗口的長度-1）/ 2。
注意利用窗口對擴充后的圖像遍歷時，起始的位置不是0，而是擴充的長度，因為這時對應的才是原圖的第一個像素點，同理結束的位置也是原圖的最后一個像素點。
另外為了方便將窗口內對應的像素存到容器中，可以寫兩個循環，循環長度為窗口的長度與寬度，依次將像素值存入容器中。
最后對容器內的像素按照遞增排列后，取中值賦給目標矩陣相應的位置，而此時的位置也應該用i-h，對應擴充前的位置。
經實踐證明我寫的這兩個算法可有效使用。

void medianFilter(cv::Mat& src, cv::Mat& dst, cv::Size width)
{
    //判斷窗口是否為奇數
    if (width.width % 2 == 0 || width.height % 2 == 0)
    {
        std::cout << "輸入窗口大小應該為奇數，請重新輸入" << endl;
        exit(-1);
    }
    else
    {
        //計算邊界擴充長度
        int h = (width.height - 1) / 2;
        int w = (width.width - 1) / 2;
 
        //對原圖邊界擴充
        cv::Mat src_border;
        cv::copyMakeBorder(src, src_border, h, h, w, w, cv::BORDER_REFLECT_101);
        for (int i = h; i < src.rows + h; i++)
        {
 
            for (int j = w; j < src.cols + w; j++)
            {
                //定義容器存放窗口對應的像素
                std::vector <int> v;
                for (int ii = i - h; ii <= i + h; ii++)
                {
                    for (int jj = j - w; jj <= j + w; jj++)
                    {
 
                        v.push_back(src_border.at<uchar>(ii, jj));
                    }
                }
                //對容器內存放的像素排序
                int len = width.area();
                bubble(v, len);
                //將中值賦給目標圖像對應位置
                dst.at<uchar>(i-h, j-w) = v[(len - 1) / 2];
                
            }
        }
        
    }
 
}

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