在python中使用scipy/numpy进行图像处理的高通滤波器

3vpjnl9f  于 2023-08-05  发布在  Python
关注(0)|答案(5)|浏览(100)

我目前正在学习图像处理。在SciPy中,我知道scipy.signal中有一个中值滤波器。是否有类似于高通滤波器的滤波器?

wqsoz72f

wqsoz72f1#

“高通滤波器”是一个非常通用的术语。存在无限数量的不同的“高通滤波器”,它们做非常不同的事情(例如,如前所述,边缘检测滤波器在技术上是高通(大多数实际上是带通)滤波器,但其效果与您可能想到的效果非常不同。)
无论如何,根据您提出的大多数问题,您可能应该研究scipy.ndimage而不是scipy.filter,特别是如果您要处理大图像(ndimage可以就地执行操作,节省内存)。
作为一个基本的例子,展示了几种不同的做事方式:

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from scipy import ndimage
import Image

def plot(data, title):
    plot.i += 1
    plt.subplot(2,2,plot.i)
    plt.imshow(data)
    plt.gray()
    plt.title(title)
plot.i = 0

# Load the data...
im = Image.open('lena.png')
data = np.array(im, dtype=float)
plot(data, 'Original')

# A very simple and very narrow highpass filter
kernel = np.array([[-1, -1, -1],
                   [-1,  8, -1],
                   [-1, -1, -1]])
highpass_3x3 = ndimage.convolve(data, kernel)
plot(highpass_3x3, 'Simple 3x3 Highpass')

# A slightly "wider", but sill very simple highpass filter 
kernel = np.array([[-1, -1, -1, -1, -1],
                   [-1,  1,  2,  1, -1],
                   [-1,  2,  4,  2, -1],
                   [-1,  1,  2,  1, -1],
                   [-1, -1, -1, -1, -1]])
highpass_5x5 = ndimage.convolve(data, kernel)
plot(highpass_5x5, 'Simple 5x5 Highpass')

# Another way of making a highpass filter is to simply subtract a lowpass
# filtered image from the original. Here, we'll use a simple gaussian filter
# to "blur" (i.e. a lowpass filter) the original.
lowpass = ndimage.gaussian_filter(data, 3)
gauss_highpass = data - lowpass
plot(gauss_highpass, r'Gaussian Highpass, $\sigma = 3 pixels$')

plt.show()

字符串


的数据

zysjyyx4

zysjyyx42#

下面是我们如何使用scipy fftpack设计HPF

from skimage.io import imread
import matplotlib.pyplot as plt
import scipy.fftpack as fp

im = np.mean(imread('../images/lena.jpg'), axis=2) # assuming an RGB image
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow(im, cmap=plt.cm.gray)
plt.axis('off')
plt.show()

字符串

原图


的数据

F1 = fftpack.fft2((im).astype(float))
F2 = fftpack.fftshift(F1)
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow( (20*np.log10( 0.1 + F2)).astype(int), cmap=plt.cm.gray)
plt.show()

FFT频谱


(w, h) = im.shape
half_w, half_h = int(w/2), int(h/2)

# high pass filter
n = 25
F2[half_w-n:half_w+n+1,half_h-n:half_h+n+1] = 0 # select all but the first 50x50 (low) frequencies
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow( (20*np.log10( 0.1 + F2)).astype(int))
plt.show()

阻止频谱中的低频


im1 = fp.ifft2(fftpack.ifftshift(F2)).real
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow(im1, cmap='gray')
plt.axis('off')
plt.show()

应用HPF后的输出图像


zf9nrax1

zf9nrax13#

一个简单的高通滤波器是:

-1 -1 -1
-1  8 -1
-1 -1 -1

字符串
Sobel operator是另一个简单的例子。
在图像处理中,这些类型的过滤器通常被称为“边缘检测器”-上次我检查时,the Wikipedia page是OK的。

zzwlnbp8

zzwlnbp84#

scipy.filter包含大量的通用过滤器。类似iirfilter类的东西可以配置为产生典型的Chebyshev或Butworth数字或模拟高通滤波器。

waxmsbnn

waxmsbnn5#

你可以使用高斯滤波器,因为它比纯HPF提供更清晰的锐度,对于使用简单的HPF,你可以使用下面的代码

import numpy as np
import cv2
from scipy import ndimage

class HPF(object):
    def __init__(self, kernel, image):
        self.kernel = np.array(kernel)
        self.image = image

    def process(self):
        return ndimage.convolve(self.image, self.kernel)

if __name__ == "__main__":
    #enter ur image location
    image = cv2.imread("images/test2.jpg", 0)
    kernel3x3 = [[-1,-1,-1],[-1,8,-1],[-1,-1,-1]]
    kernel5x5 = [[-1, -1, -1, -1, -1],
    [-1, 1, 2, 1, -1],
    [-1, 2, 4, 2, -1],
    [-1, 1, 2, 1, -1],
    [-1, -1, -1, -1, -1]]

    hpf1 = HPF(kernel3x3, image)
    hpfimage1 = hpf1.process()
    hpf2 = HPF(kernel5x5, image)
    hpfimage2 = hpf2.process()
    cv2.imshow("3x3",hpfimage1)
    cv2.imshow("5x5",hpfimage2)
    cv2.waitKey()
    cv2.destroyAllWindows()

字符串
要使用高斯过滤器,只需添加高斯模糊到您的图像

blurred = cv2.GaussianBlur(image, (11, 11), 0)


然后从原始图像中减去它

g_hpf = image - blurred


原始代码取自:Image Sharpening by High Pass Filter using Python and OpenCV

相关问题