MATLAB详解高斯噪声、椒盐噪声,简单实现图像的均值滤波、中值滤波并分析其有效性

一、高斯噪声与椒盐噪声的基本特点

噪声类型 基本特点 滤波处理
高斯噪声 噪声的概率密度函数服从高斯分布(即正态分布),即某个强度的噪声点个数最多,离这个强度越远噪声点个数越少。高斯噪声是一种加性噪声,即噪声直接加到原图像上,因此可以用线性滤波器滤除。 使用均值滤波等线性滤波方法效果更佳
椒盐噪声 由图像传感器、传输信道、解码处理等产生的黑白相间的亮暗点噪声,往往由图像切割引起。椒盐噪声是指两种噪声,盐噪声(高灰度噪声)、胡椒噪声(低灰度噪声)。同时出现时,在图像上呈现为黑白杂点 使用中值滤波方法效果更佳

二、使用Matlab的imnoise()函数为图像添加噪声

在Matlab中使用imnoise函数可为图像加入不同类型的噪声,常用调用方法如下:J=imnoise(I,type,parameters)
其中,I指原图像,type指噪声类型,parameters指不同类型噪声的参数,J为添加噪声后的图像。

type的参数值 代表的噪声
gaussian 高斯噪声
salt & pepper (注意中间有空格) 椒盐噪声
speckle 乘法噪声
poission 泊松噪声

三、使用imfilter()进行均值滤波处理

在Matlab中使用imfilter函数可对多维图像进行线性滤波处理,常用调用方法如下:
B = imfilter(A,H)
H=fspecial(‘average’,para)

其中,A指原图像,B为输出图像,H指滤波算子,‘average’指算子类型为均值,para是指定相应的参数,默认值为3。para的数值越大,均值滤波效果越显著,不过图像也会变得越模糊,测试后挑选一个合适的值即可。
均值滤波处理灰度图
均值滤波处理灰度图
均值滤波处理彩色图像
均值滤波处理彩色图像

四、使用medfilt3()进行中值滤波处理

在Matlab中使用medfilt3函数可对多维图像进行中值滤波处理,常用调用方法如下:
B = medfilt3(A)
其中,A指原图像,B为输出图像。
中值滤波处理灰度图
中值滤波处理灰度图
中值滤波处理彩色图像
中值滤波处理彩色图像

五、两种滤波处理高斯噪声、椒盐噪声效果对比

1.使用均值滤波、中值滤波处理椒盐噪声
使用均值滤波、中值滤波处理椒盐噪声
使用均值滤波、中值滤波处理椒盐噪声
2.使用均值滤波、中值滤波处理高斯噪声
使用均值滤波、中值滤波处理高斯噪声**
使用均值滤波、中值滤波处理高斯噪声

  1. 根据以上图片对比可知,用均值滤波处理高斯噪声,中值滤波处理椒盐噪声效果更显著,不过在用中值滤波处理彩色图像时可能会出现图像颜色变浅的现象。当然啦,这或许和具体的滤波算法有关。
  2. 至于为什么用中值滤波处理椒盐噪声效果更好,可以这么理解,椒盐噪声只影响了图片的部分像素点而不是全部像素点,使用中值滤波方法正好排除了被噪声影响的像素点(被椒盐噪声影响的像素点表现为灰度值255的盐噪点和灰度值0的胡椒噪点),而均值滤波方法采用了包含噪声像素点在内的所有像素点的平均值,效果自然不如中值滤波。
  3. 高斯噪声影响了图片的全部像素点,如果只用像素中的中间值来替代所有像素点,会损失掉其他同样受噪声影响的像素点信息,效果不如采用所有像素点平均值的均值滤波。

六、参考代码

imread()内为所需处理的图片路径,具体代码如下:

A=imread('D:\matlab\Fig1119(a).tif');
figure('name','对高斯噪声进行滤波处理')
subplot(2,2,1)
imshow(A)
title('原图像')
subplot(2,2,2)
B=imnoise(A,'gaussian',0,0.03);
imshow(B)
title('高斯噪声图像')
subplot(2,2,3)
C=imfilter(B,fspecial('average',3));
imshow(C,[])
title('均值滤波处理')
subplot(2,2,4)
D=medfilt3(B);
imshow(D,[])
title('中值滤波处理')
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