Python调用OpenCV实现图像平滑代码实例

脚本专栏 2024/11/8 佚名

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主要讲解Python调用OpenCV实现图像平滑，包括四个算法：均值滤波、方框滤波、高斯滤波和中值滤波.

给图像增加噪声:

import cv2
import numpy as np

def test10():
  img = cv2.imread("result.jpg", cv2.IMREAD_UNCHANGED)
  rows, cols, chn = img.shape
  # 加噪声
  for i in range(5000):
    x = np.random.randint(0, rows)
    y = np.random.randint(0, cols)
    img[x, y, :] = 255
  cv2.imshow("demo", img)
  if cv2.waitKey(0) == 27:
    cv2.destroyWindow("demo")
test10()

效果如下:

均值滤波: 均值滤波是指任意一点的像素值，都是周围N*M个像素值的均值, result = cv2.blur(图像, 核大小)，其中核大小是以(宽度, 高度)表示的元组形式,常见的形式包括: (3, 3)和(5, 5)

代码如下:

import matplotlib.pyplot as plt
import cv2
def test11():
  img = cv2.imread("result.jpg")
  source = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2BGRA)
  # 均值滤波
  result = cv2.blur(source, (5, 5))

  # 显示图像
  title = ["demo1", "demo2"]
  imgs = [source, result]
  for i in range(2):
    plt.subplot(1, 2, i+1)　　　　 plt.imshow(imgs[i], "gray")
    plt.title(title[i])
    plt.xticks([])
    plt.yticks([])
  plt.show()
test11()

效果如下:

将核值调大会让图像变模糊，例如设置为(20, 20),效果如下:如果设置为(1, 1)处理的结果就是原图，核中每个权重值相同,称为均值。

方框滤波

方框滤波和均值滤波核基本一致，区别是需不需要均一化处理。OpenCV调用boxFilter()函数实现方框滤波。函数如下：
result = cv2.boxFilter(原始图像, 目标图像深度, 核大小, normalize属性) 其中，目标图像深度是int类型，通常用“-1”表示与原始图像一致；核大小主要包括（3，3）和（5，5）;normalize属性表示是否对目标图像进行归一化处理。当normalize为true时需要执行均值化处理，当normalize为false时，不进行均值化处理，实际上为求周围各像素的和，很容易发生溢出，溢出时均为白色，对应像素值为255。

代码如下:

import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
def test12():
  img = cv2.imread("result.jpg")
  source = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2BGRA)
  # 方框滤波
  result = cv2.boxFilter(source, -2, (5, 5), normalize=1)
  # 显示图像
  title = ["demo1", "demo2"]
  imgs = [source, result]
  for i in range(2):
    plt.subplot(1, 2, i+1), plt.imshow(imgs[i], "gray")
    plt.title(title[i])
    plt.xticks([])
    plt.yticks([])
  plt.show()
test12()

效果如下:

如果省略参数normalize，则默认是进行归一化处理。如果normalize=0则不进行归一化处理，像素值为周围像素之和，图像更多为白色。

效果如下:

上图很多像素为白色，因为图像求和结果几乎都是255。如果设置的是2*2矩阵，只取四个像素结果要好些。 result = cv2.boxFilter(source, -1, (2,2), normalize=0)

高斯滤波：高斯滤波让临近的像素具有更高的重要度，对周围像素计算加权平均值，较近的像素具有较大的权重值。dst = cv2.GaussianBlur(src, ksize, sigmaX) 其中，src表示原始图像，ksize表示核大小，sigmaX表示X方向方差。注意，核大小（N, N）必须是奇数，X方向方差主要控制权重

代码如下:

import cv2
import matplotlib.pyplot as plt
def test12():
  img = cv2.imread("result.jpg")
  source = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2BGRA)
  # 高斯滤波
  result = cv2.GaussianBlur(source, (3, 3), 0)
  # 显示图像
  title = ["demo1", "demo2"]
  imgs = [source, result]
  for i in range(2):
    plt.subplot(1, 2, i+1), plt.imshow(imgs[i], "gray")
    plt.title(title[i])
    plt.xticks([])
    plt.yticks([])
  plt.show()
test12()

效果如下:

核数增加，图像会变模糊，例如设置为(17, 17)

中值滤波: 在使用邻域平均法去噪的同时也使得边界变得模糊。而中值滤波是非线性的图像处理方法，在去噪的同时可以兼顾到边界信息的保留。选一个含有奇数点的窗口W，将这个窗口在图像上扫描，把窗口中所含的像素点按灰度级的升或降序排列，取位于中间的灰度值来代替该点的灰度值.

OpenCV主要调用medianBlur()函数实现中值滤波,图像平滑里中值滤波的效果最好。
dst = cv2.medianBlur(src, ksize)
其中，src表示源文件，ksize表示核大小。核必须是大于1的奇数，如3、5、7等

代码如下：

import cv2
def test13():
  img = cv2.imread("result.jpg")
  # 高斯滤波
  result = cv2.medianBlur(img, 5)
  cv2.imshow("demo1", img)
  cv2.imshow("demo2", result)
  if cv2.waitKey(0) == 27:
    cv2.destroyWindow("demo1")
    cv2.destroyWindow("demo2")
test13()

效果如下: