第4讲邻域平均法及中值滤波

中位值平均滤波算法中位值平均滤波算法平均滤波算法是数字信号处理中常用的一种算法，其原理是通过取信号中一定量的数据平均值来实现信号的平滑处理，从而去除信号中的噪声。

但是在某些情况下，平均滤波算法并不能达到很好的效果，尤其是当信号中包含异常值时，采用平均滤波算法不能很好地去除噪声。

而中位值平均滤波算法则可以很好地解决这个问题。

中位值平均滤波算法是在原始信号中按固定的窗口长度取中位数，再用中位数来代替这个窗口的平均值。

中位数是有序数列最中间的数，如果数列长度为偶数，则中位数为中间的两个数的平均数。

与平均滤波算法相比，中位值平均滤波算法更加适用于含有异常值的信号。

中位值平均滤波算法可以分为以下四个步骤：1. 确定窗口大小，一般取3、5或7等奇数值；2. 对于每个窗口，将窗口内的数据进行排序；3. 取排序后的中位数；4. 将中位数代替窗口内的平均值。

中位值平均滤波算法的好处在于，它不受异常值的影响。

在平均滤波算法中，即使窗口内有一个非常大或非常小的值，它也会对窗口的平均值产生很大的影响，从而影响整个信号的处理效果。

而中位值平均滤波算法则可以通过取中位数来避免这种情况的发生。

中位值平均滤波算法在实际应用中广泛使用，尤其是在数字图像处理中。

例如，对于一个低分辨率的图像，可以采用中位值平均滤波算法对其进行平滑处理，去除图像中的噪声，从而提高图像的清晰度和质量。

当然，中位值平均滤波算法也有一些缺点。

一方面，在信号较平滑时，采用中位值平均滤波算法会使得信号的平滑程度下降；另一方面，在处理高频信号时，中位值平均滤波算法不能很好地去除噪声。

因此，在具体应用中，需要根据实际的信号特点来选择合适的滤波算法。

总之，中位值平均滤波算法是一种优秀的数字信号处理算法，具有去除异常值的能力，被广泛应用于数字图像处理、声音信号处理和通信信号处理等领域。

在实际应用中，了解其原理和特点，能够帮助我们更好地利用这一算法来处理信号，从而获得更优秀的处理效果。

数字图像处理实验报告（邻域平均法和中值滤波法）数字图像处理实验报告班级:姓名:学号:日期:邻域平均法和中值滤波处理一、实验目的图像变换是数字图像处理中的一种综合变换，如直方图变换、几何变换等。

通过本实验，使得学生掌握两种变换的程序实现方法。

二、实验任务请设计程序，分别用邻域平均法，其模板为：和中值滤波法对testnoise 图像进行去噪处理（中值滤波的模板的大小也设为3X 3）。

三、实验环境本实验在Windows 平台上进行，对内存及cpu 主频无特别要求，使用VC或者MINGW (gcc)编译器均可。

四、设计思路介绍代码的框架结构、所用的数据结构、各个类的介绍(类的功能、类中方法的功能、类的成员变量的作用)、各方法间的关系写。

在此不进行赘述。

五、具体实现实现设计思路中定义的所有的数据类型，对每个操作给出实际算法。

对主程序和其他模块也都需要写出实际算法。

代码：<邻域平均法>(3*3)#include#include#include#include "hdr.h" /* ------ 定义结构指针--- */struct bmphdr *hdr;// 定义用于直方图变量unsigned char *bitmap,*count,*new_color; /* ---- main() 函数编--- */ int main(){ //定义整数i，j 用于函数循环时的，nr_pixels 为图像中像素的个数int i, j ,nr_pixels,nr_w,nr_h; // 定义两个文件指针分别用于提取原图的数据和生成直方图均衡化后的图像FILE *fp, *fpnew; // 定义主函数的参数包括：输入的位图文件名和输出的位图文件名，此处内容可以不要，在DOS下执行命令的时候再临时输入也可，为了方便演示，我这里直接把函数的参数确定了。

//argc=3; //argv[1]="test.bmp"; //argv[2]="testzf.bmp"; // 参数输入出错显示/* if (argc != 3) {printf("please input the name of input and out bitmap files\n");exit(1);}*/// 获取位图文件相关信息// hdr = get_header(argv[1]); hdr = get_header("testnoise.bmp");if (!hdr) exit(1); // 以二进制可读方式打开输入位图文件fp = fopen("testnoise.bmp", "rb");if (!fp) {printf("File open error!\n");exit(1);} // 文件指针指向数据区域fseek(fp, hdr->offset, SEEK_SET)计算位图像素的个数nr_pixels = hdr->width * hdr->height;nr_w = hdr->width;nr_h = hdr->height;bitmap = malloc(nr_pixels);new_color = malloc(nr_pixels);count = malloc((nr_w+2)*(+nr_h+2));//读取位图数据到bitmap 中fread(bitmap, nr_pixels, 1, fp);fclose(fp);// 因为图像边缘无法使用邻域平均，所以根据邻近颜色填补图像的周围一圈，存入count[] 数组中// 中心图像存入count[] for(i=nr_w+3;i<(nr_w+2)*(+nr_h+2)-nr_w-3;i++) { j=i/(nr_w+2);if(i%(nr_w+2)!=0&&(i+1)%(nr_w+2)!=0) count[i]=bitmap[i-nr_w-1-2*j]; } // 填补第一排for(i=1;i} // 填补最后一排for(i=1;i} // 填补左边一排for(i=0;i} // 填补右边一排for(i=0;i<nr_h+3;i++)< p="">{ count[(i+1)*(nr_w+2)-1]=count[(i+1)*(nr_w+2)-2];}// 邻域平均3*3for(j=nr_w+3,i=0;j<(nr_w+2)*(+nr_h+2)-nr_w-3;j++) {if(j%(nr_w+2)!=0&&(j+1)%(nr_w+2)!=0)new_color[i]=(count[j]+count[j-1]+count[j+1]+count[j-nr_w-2]+count[j-1-nr_w-2]+count[j+1-nr_w-2]+count[j+nr_w+2]+count[j-1+nr_w+2]+count[j+1+nr_w+2])/9,i++; } //结果存入bitmap[] 中for (i = 0; i < nr_pixels; i++;bitmap[i]=new_color[i]; // 打开一个以输出文件名命名的文件,设为可写的二进制形式fpnew = fopen("test_lynoise.bmp", "wb+");// 由于位图文件的头部信息并没有因直方图均衡化而改变，因此输出图像的头部信息从原位图文件中拷贝即可：fwrite(hdr->signature, 2, 1, fpnew); fwrite(&hdr->size, 4, 1, fpnew);fwrite(hdr->reserved, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->offset, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->hdr_size, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->width, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->height, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->nr_planes, 2, 1, fpnew); fwrite(&hdr->bits_per_pixel, 2, 1, fpnew); fwrite(&hdr->compress_type, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->data_size, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->resol_hori, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->resol_vert, 4, 1, fpnew);fwrite(&hdr->nr_colors, 4, 1, fpnew); fwrite(&hdr->important_color, 4, 1, fpnew); if (hdr->offset > 54) fwrite(hdr->info, (hdr->offset - 54), 1, fpnew); // 直方图均衡化的数据(bitmap) 赋值fwrite(bitmap, nr_pixels, 1, fpnew);// 关闭fclose(fpnew);// 释放内存(优化程序必需) free(hdr);free(bitmap);</nr_h+3;i++)<>。

1、均值滤波器邻域平均法是一种局部空间域处理的算法。

设一幅图像f(x,y)为N ×N 的阵列，处理后 的图像为g(x,y)，它的每个像素的灰度级由包含(x,y)领域的几个像素的灰度级的平均值所 决定，即用下式得到处理后的图像：∑∈=S j i j i f M y x g ),(),(1),(式中x,y=0,l,2,…,N-1；S 是以(x,y)为中心的邻域的集合，M 是S 内坐标点的总数。

图像邻域平均法的处理效果与所用的邻域半径有关。

半径愈大，则图像的模糊程度也度大。

外，图像邻域平均算法简单，计算速度快，但它的主要缺点是在降低噪声的同时使图像产生模糊，特别在边沿和细节处，邻域越大，模糊越厉害。

一个均值滤波的例子：I=imread('cameraman.tif');%读入图像J=imnoise(I,'salt & pepper',0.02);%给图像添加椒盐噪声K=imnoise(I,'gaussian',0,0.005);%给图像添加均值为0，方差为0.005的高斯噪声subplot(231),imshow(I)title('原图像')subplot(232),imshow(J)title('添加椒盐噪声图像')subplot(233),imshow(K)title('添加高斯噪声图像')subplot(234),imshow(I)title('原图像')K1=filter2(fspecial('average',3),J)/255;%使用3×3模板均值滤波subplot(235),imshow(K1)title('3*3椒盐噪声均值滤波')K2=filter2(fspecial('average',3),K)/255;%使用3×3模板均值滤波subplot(236),imshow(K2)title('3*3高斯噪声均值滤波')2、中值滤波器它是一种基于排序统计理论的可有效抑制噪声的非线性平滑滤波器，其基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个领域中各点值的中值代换。

邻域变换的名词解释邻域变换，又称局部变换或局部操作，是一种图像处理中常见的操作方法。

它通过对图像中的每个像素及其周围一定范围内的像素进行处理，从而改变图像的外观或特征。

邻域变换广泛应用于图像增强、去噪、分割以及特征提取等领域，具有重要的理论和实际意义。

一、邻域变换的基本原理和方法邻域变换的基本原理是基于图像的空间域，通过对像素的局部环境进行处理，以实现对整个图像的改变。

邻域变换的方法有很多种，常见的包括均值滤波、中值滤波、高斯滤波等。

1. 均值滤波均值滤波是一种简单而有效的邻域变换方法，它通过计算邻域内像素的平均值来替代中心像素的灰度值。

均值滤波主要用于图像去噪的应用，能够减少图像中的噪声，平滑图像的细节和纹理。

2. 中值滤波中值滤波是一种非线性的邻域变换方法，它通过计算邻域内像素的中值来替代中心像素的灰度值。

相对于均值滤波，中值滤波能够更好地保留图像的边缘和细节信息，常用于去除图像中的椒盐噪声。

3. 高斯滤波高斯滤波是一种基于高斯函数的邻域变换方法，它通过对邻域内的像素赋予权重来计算中心像素的灰度值。

高斯滤波能够产生平滑的效果，常用于图像增强和去噪的处理。

二、邻域变换在图像增强中的应用邻域变换在图像增强中具有重要作用，能够改善图像的质量和视觉效果。

以下介绍几种常见的邻域变换方法在图像增强中的应用。

1. 直方图均衡化直方图均衡化是一种常用的邻域变换方法，通过对图像的灰度值进行重新分配，增强图像的对比度和亮度。

直方图均衡化能够使图像整体变得更加清晰明亮，常被应用于图像显示和图像识别等领域。

2. 锐化滤波锐化滤波是一种通过对图像进行邻域变换来增强图像细节的方法。

它通过对图像进行高通滤波，使得图像中的边缘和纹理更加清晰和突出。

锐化滤波常用于图像增强和特征提取等任务中。

3. 维纳滤波维纳滤波是一种理想的、最优的邻域变换方法。

它基于统计模型，能够在去除图像噪声的同时保持图像的细节信息。

维纳滤波广泛应用于图像去噪和图像复原等领域，但对于复杂的噪声情况和模糊图像可能效果有限。

均值滤波,高斯滤波,中值滤波均值滤波，高斯滤波和中值滤波是数字图像处理中常用的三种平滑滤波技术，用于降低图像噪声和去除图像中的不相关细节。

本文将对这三种滤波方法进行介绍、比较和分析。

一、均值滤波均值滤波是一种简单的平滑滤波方法，它的原理是用滤波窗口内像素的平均值来代替中心像素的值。

具体来说，对于滤波窗口内的每个像素，计算其邻域内所有像素的平均值，然后将结果作为中心像素的值。

这样可以有效地平滑图像并去除高频噪声。

然而，均值滤波的缺点是它不能很好地保留图像的边缘信息，使得图像看起来模糊且失去细节。

二、高斯滤波高斯滤波是一种基于高斯分布的平滑滤波方法，它认为像素点的邻域内的像素值与中心像素点的距离越近，其权重越大。

它的滤波过程是在滤波窗口内，对每个像素点进行加权平均。

加权的权重由高斯函数决定，距离中心像素点越近的像素点的权重越大，距离越远的像素点的权重越小。

通过这种加权平均的方式，可以更好地保留图像的细节和边缘信息，同时有效地去除噪声。

高斯滤波的唯一缺点是计算复杂度较高，特别是对于大型滤波窗口和高分辨率图像来说。

三、中值滤波中值滤波是一种统计滤波方法，它的原理是用滤波窗口内像素的中值来代替中心像素的值。

具体来说，对于滤波窗口内的每个像素，将其邻域内的像素按照大小进行排序，然后将排序后像素的中值作为中心像素的值。

中值滤波对于椒盐噪声和脉冲噪声有很好的去噪效果，能够保持图像的边缘信息，避免了均值滤波和高斯滤波的模糊问题。

然而，中值滤波的缺点是不能去除高斯噪声和高频噪声，因为当滤波窗口内的像素含有这些噪声时，中值滤波会产生失真效果。

比较和分析：三种滤波方法各有优劣，应根据实际需求选择合适的滤波方法。

均值滤波是最简单、计算复杂度最低的方法，在去除高斯噪声和低频噪声方面效果较差，但对边缘信息的保留效果较差。

高斯滤波通过加权平均的方式更好地保留了图像的细节和边缘信息，适用于处理高斯噪声并且具有一定的平滑效果。

中值滤波对于椒盐噪声和脉冲噪声有很好的去噪效果，并保持了图像的边缘信息，但对于高斯噪声和高频噪声则效果较差。

中值和均值滤波算法中值滤波和均值滤波是常用的图像处理算法，用于降低图像噪声的影响。

它们都属于非线性滤波算法，即输出像素值不仅取决于输入像素值，还取决于输入像素值周围的像素值。

中值滤波算法通过将像素值排序并选择中间值作为输出值来实现图像平滑。

具体步骤如下：1.对于图像中的每个像素点，确定一个窗口大小，该窗口覆盖了该像素点及其邻域像素点。

2.将这些像素值排序，并选择排序后的中间值作为输出像素值。

3.重复上述步骤，直到对所有像素点进行操作。

中值滤波算法的优点是可以有效地去除椒盐噪声等脉冲噪声，但会对图像的细节进行模糊处理，从而使图像失去一些细节信息。

均值滤波算法则是将窗口内所有像素值的平均值作为输出像素值。

具体步骤如下：1.对于图像中的每个像素点，确定一个窗口大小。

2.将窗口内所有像素值求和，并除以窗口中像素点的数量，得到均值作为输出像素值。

3.重复上述步骤，直到对所有像素点进行操作。

均值滤波算法的优点是能够在平滑图像的同时保留图像的细节信息，但对于噪声的去除效果相对较差。

在中值滤波和均值滤波算法中，窗口大小是一个重要的参数。

较小的窗口大小可较好地保留图像的细节信息，但噪声去除效果相对较差；而较大的窗口大小可以更好地去除噪声，但会导致图像模糊。

中值滤波和均值滤波算法都有一些改进方法。

例如，自适应中值滤波算法可以根据像素值的分布动态调整窗口大小，从而更好地去除噪声。

另外，加权平均滤波算法可以根据像素点的重要性赋予不同的权重，从而更好地平衡去噪和保留细节的效果。

总之，中值滤波和均值滤波是两种常用的图像处理算法，可以有效地去除噪声，平滑图像。

选择哪种算法取决于具体的应用场景和需求。

摘要通常，在自然界中大部分信号都存在噪声。

而在如今的数字信号处理中，有各种各样的数字信号滤波器，可以实现对噪声信号的滤波，恢复出原始信号的波形。

本课程设计是基于一维信号被噪声信号污染后，分别经过均值滤波和中值滤波处理后，提取出原始信号，并且观看不同M值时滤波后波形的比较。

均值滤波和中值滤波在数字信号处理中都是非常重要的滤波器，具有广泛的应用。

关键词均值滤波中值滤波数字信号处理目录摘要 (1)第1章均值滤波 (3)1.1 均值滤波的原理 (3)1.2 均值滤波的实现算法 (3)1.3 均值滤波的应用 (3)1.4 均值滤波器 (3)第2章中值滤波 (4)1.1 中值滤波的原理 (4)1.2 中值滤波的实现算法 (4)1.3 中值滤波的应用 (4)1.4 中值滤波器 (4)第3章均值滤波和中值滤波滤除噪声方法 (5)3.1 均值滤波和中值滤波对噪声信号滤波 (5)3.2 程序设计 (7)3.3 结果分析 (8)3.4 心得体会 (11)参考文献 (12)1.1均值滤波的原理均值滤波是典型的线性滤波算法，它是指在图像上对目标像素给一个模板，该模板包括了其周围的临近像素（以目标象素为中心的周围8个象素，构成一个滤波模板，即去掉目标象素本身）。

再用模板中的全体像素的平均值来代替原来像素值。

均值滤波也称为线性滤波，其采用的主要方法为领域平均法。

线性滤波的基本原理是用均值代替原图像中的各个像素值，即对待处理的当前像素点（x，y），选择一个模板，该模板由其近邻的若干像素组成，求模板中所有像素的均值，再把该均值赋予当前像素点（x，y），作为处理后图像在该点上的灰度值u（x，y），即u（x，y）=1/m ∑f（x，y）①m为该模板中包含当前像素在内的像素总个数。

1.2均值滤波的实现算法均值滤波将每个像素点的灰度值设置为以该点为中心的邻域窗口内的所有像素灰度值的平均值，以实现像素的平滑，达到图像去噪的目的。

设输入图像信号为f(x,y),去噪处理后的输出图像为g(x,y),则有g(x,y)=| f(x,y)- u (x,y)| ②通过上式可以达到消除信号噪声的目的，但对于其中的每一个灰度值来说，都需要按照式①求取以该点中心的邻域窗口内所有像素的平均值，对长度为(2n+1)的信号来说，需要进行(2n+1)次加法、一次乘法、一次除法。

中值滤波算法公式 中值滤波是一种常用的信号处理方法，用于去除图像或信号中的噪声。

它通过取邻域内像素的中值来替代当前像素的值，从而平滑图像或信号。

中值滤波算法的基本思想是将邻域内的像素值进行排序，然后取中间值作为当前像素的新值。

该算法的主要步骤如下： 1. 定义邻域大小：选择一个合适的邻域大小，通常是一个正方形区域。

这个区域可以是3x3、5x5乃至更大的尺寸。

2. 定位邻域：在图像中，以当前像素为中心，定位邻域大小。

3. 提取邻域像素值：根据邻域的位置，提取出所有邻域内的像素值。

4. 排序邻域像素值：对提取出的邻域像素值进行排序，从小到大排列。

5. 计算中值：取排序后的邻域像素值的中间值作为当前像素的新值。

6. 更新图像：将当前像素的新值更新到原始图像中。

7. 遍历整个图像：对所有像素都按照以上步骤处理，得到滤波后的图像。

中值滤波算法的优点在于可以有效地去除图像或信号中的椒盐噪声、斑点噪声等，同时保持图像或信号的边缘信息不被模糊化。

由于使用了中值，该算法对于异常值也具有一定的抗干扰能力。

然而，中值滤波也存在一些缺点。

首先，它无法处理大面积的噪声，因为中值滤波只能对某一个像素点进行处理。

其次，在处理图像边缘区域时，由于邻域的大小限制，可能导致边缘附近的像素值被错误地替换。

中值滤波算法在图像处理领域广泛应用。

例如，在数字图像传输过程中，由于传输或存储过程中的噪声干扰，图像容易出现噪点，这时可以利用中值滤波算法来降低噪声的影响。

另外，在数字摄影中，拍摄照片时可能会产生图像噪声，通过中值滤波可以有效去除这些噪声。

总之，中值滤波算法是一种简单而有效的信号处理方法。

通过取邻域内像素的中值来替代当前像素的值，可以去除图像或信号中的噪声。

尽管算法存在一些限制，但在很多实际应用中，中值滤波算法仍然是一种非常有用的工具。

均值滤波中位数滤波
均值滤波和中值滤波是数字图像处理中常用的两种滤波方法，
它们都用于去除图像中的噪声，但它们的原理和处理方式有所不同。

首先来说均值滤波，它是一种线性平滑滤波技术，它的原理是
用像素周围邻域像素的平均值来代替该像素的灰度值。

均值滤波的
优点是简单易懂，计算速度快，能有效地去除高斯噪声和均匀噪声。

然而，均值滤波的缺点是在去除噪声的同时也会使图像失去一些细
节信息，尤其是对于边缘和纹理部分的处理效果不佳。

而中值滤波则是一种非线性滤波方法，它的原理是用像素邻域
内的中值来代替该像素的灰度值。

中值滤波的优点是在去除椒盐噪
声和斑点噪声方面效果非常好，能够保留图像的边缘信息，对于保
持图像细节有很好的效果。

然而，中值滤波的缺点是计算量较大，
处理速度相对较慢，对于高斯噪声的去除效果不如均值滤波。

总的来说，均值滤波和中值滤波各有其适用的场景。

均值滤波
适用于高斯噪声和均匀噪声的去除，而中值滤波适用于椒盐噪声和
斑点噪声的去除。

在实际应用中，根据图像的特点和噪声的类型选
择合适的滤波方法，甚至可以将两种方法结合起来使用，以达到更好的去噪效果。