LoG滤波器实现及应用

一. LoG滤波器

        LoG 即 高斯-拉普拉斯(Laplacian of Gaussian)的缩写。为了防止拉普拉斯滤波器计算二次微分时使图像的噪声更加明显,所以先使用高斯滤波器使图像更加平滑,再使用拉普拉斯滤波器使图像的轮廓更加清晰。       

LoG 滤波器,s 代表高斯滤波的标准差

二. 实验:LoG滤波器的实现及用于图像边缘检测

        实验中,我们先将BGR图像转换为灰度图像,再给灰度图像添加高斯噪声,再使用LoG滤波器对图像进行处理,最后输出处理结果

import cv2

import numpy as np

# Gray scale

def BGR2GRAY(img):

b = img[:, :, 0].copy()

g = img[:, :, 1].copy()

r = img[:, :, 2].copy()

# Gray scale

out = 0.2126 * r + 0.7152 * g + 0.0722 * b

out = out.astype(np.uint8)

return out

# add gaussian noise

def gasuss_noise(image, mean=0, var=0.001):

    '''

        添加高斯噪声

        mean : 均值

        var : 方差

    '''

    image = np.array(image/255, dtype=float)

    noise = np.random.normal(mean, var ** 0.5, image.shape)

    out = image + noise

    if out.min() < 0:

        low_clip = -1.

    else:

        low_clip = 0.

    out = np.clip(out, low_clip, 1.0)

    out = np.uint8(out*255)

    return out

# LoG filter

def LoG_filter(img, K_size=5, sigma=3):

H, W = img.shape

# zero padding

pad = K_size // 2

out = np.zeros((H + pad * 2, W + pad * 2), dtype=np.float)

out[pad: pad + H, pad: pad + W] = gray.copy().astype(np.float)

tmp = out.copy()

# LoG Kernel

K = np.zeros((K_size, K_size), dtype=np.float)

for x in range(-pad, -pad + K_size):

for y in range(-pad, -pad + K_size):

K[y + pad, x + pad] = (x ** 2 + y ** 2 - sigma ** 2) * np.exp( -(x ** 2 + y ** 2) / (2 * (sigma ** 2)))

K /= (2 * np.pi * (sigma ** 6))

K /= K.sum()

# filtering

for y in range(H):

for x in range(W):

out[pad + y, pad + x] = np.sum(K * tmp[y: y + K_size, x: x + K_size])

out = np.clip(out, 0, 255)

out = out[pad: pad + H, pad: pad + W].astype(np.uint8)

return out

# Read image

img = cv2.imread("../paojie.jpg")

# grayscale

gray = BGR2GRAY(img)

# add gaussian noise

gray = gasuss_noise(gray)

# LoG filtering

out = LoG_filter(gray, K_size=5, sigma=3)

# Save result

cv2.imwrite("out_g_g.jpg",gray)

cv2.imshow("result_g_g",gray)

cv2.imwrite("out.jpg", out)

cv2.imshow("result", out)

cv2.waitKey(0)

cv2.destroyAllWindows()


三. 实验结果:

图1:灰度图像添加高斯噪声后 ↑
图2:LoG滤波器对图1图像处理后

        从图像中可以观察到,LoG滤波器不仅有效地抑制了高斯噪声,还一定程度上增强了图像的边缘。


四. 参考内容:

        https://blog.csdn.net/Ibelievesunshine/article/details/104915362

        https://www.cnblogs.com/wojianxin/p/12508834.html

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