pythonopencv图像去噪滤波

编程入门行业动态更新时间:2024-10-08 04:34:21

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pythonopencv图像去噪滤波

在早先的章节里，我们看到很多图像平滑技术如高斯模糊，median模糊等，它们在移除数量小的噪音时在某种程度上比较好用。在这些技术里，我们取像素周围的一小部分邻居，做一些类似于高斯平均权重，中值等替换掉中间的元素。简单说，移除一个像素的噪音是基于本地邻居的。

噪音有一个属性，噪音一般被认为是具有零平均值的随机变量。假设一个像素噪音，p = p0 + n, 其中p0是像素的真实值，n是那个像素的噪音。你可以从不同图像取大量的同一个像素(n)并计算他们的平均值，理想情况下，你应该得到p=p0，因为均值是0.

你可以自己通过一个简单例子验证一下。保持一个静止的摄像机对准一个位置多呆几秒，这会给你很多帧，或者是对一个场景的很多图像。然后写一些代码来找到视频里所有帧的平均值。比较最终的结果和第一帧。你可以看到噪点被去掉了。不幸的是这个简单的方法对于摄像机和场景的运动来说就不健壮了。而且经常你也只有一个噪音图像可用。

opencv提供了这种技术的四种变体。

cv2.fastnlmeansdenoising() - 使用单个灰度图像

cv2.fastnlmeansdenoisingcolored() - 使用彩色图像。

cv2.fastnlmeansdenoisingmulti() - 用于在短时间内捕获的图像序列(灰度图像)

cv2.fastnlmeansdenoisingcoloredmulti() - 与上面相同，但用于彩色图像。

common arguments:

h：参数决定滤波器强度。较高的h值可以更好地消除噪声，但也会删除图像的细节 (10 is ok)

hforcolorcomponents：与h相同，但仅适用于彩色图像。 (通常与h相同)

templatewindowsize：应该是奇数。 (recommended 7)

searchwindowsize：应该是奇数。 (recommended 21)

cv2.fastnlmeansdenoisingcolored()

如上所述，它用于从彩色图像中去除噪声。 (噪音预计是高斯噪音)

import numpy as np

import cv2

import matplotlib.pyplot as plt

img = cv2.imread('img.jpg')

dst = cv2.fastnlmeansdenoisingcolored(img,none,10,10,7,21)

plt.subplot(121),plt.imshow(img)

plt.subplot(122),plt.imshow(dst)

plt.show()

cv2.fastnlmeansdenoisingmulti()

现在我们将相同的方法应用于视频。第一个参数是嘈杂帧的列表。第二个参数imgtodenoiseindex指定我们需要去噪的帧，因为我们在输入列表中传递了frame的索引。第三个是temporalwindowsize，它指定了用于去噪的附近帧的数量。在这种情况下，使用总共temporalwindowsize帧，其中中心帧是要去噪的帧。例如，传递了5个帧的列表作为输入。设imgtodenoiseindex = 2和temporalwindowsize = 3.然后使用frame-1，frame-2和frame-3对帧-2进行去噪

import numpy as np

import cv2

import matplotlib.pyplot as plt

cap = cv2.videocapture('test.mp4')

# create a list of first 5 frames

img = [cap.read()[1] for i in range(5)]

# convert all to grayscale

gray = [cv2.cvtcolor(i, cv2.color_bgr2gray) for i in img]

# convert all to float64

gray = [np.float64(i) for i in gray]

# create a noise of variance 25

noise = np.random.randn(*gray[1].shape)*10