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Python OpenCV 边缘滤波保留(EPF)

Python OpenCV 边缘滤波保留(EPF)

作者: 梦想橡皮擦 | 来源:发表于2021-11-21 11:30 被阅读0次

    Python OpenCV 365 天学习计划,与橡皮擦一起进入图像领域吧。

    基础知识铺垫

    前几篇博客学习到的各种模糊都属于卷积操作,它们存在一个共同点,模糊之后图像的边缘信息不再存在。

    本篇博客学习的边缘保留滤波算法(EPF),是一种能通过卷积处理实现模糊图像的同时,又不会对图像边缘造成破坏,并且卷积操作之后的图像,可以完整保存图像整体边缘。

    具体实现分为:高斯双边滤波,均值迁移滤波

    原理不在细说,属于数学知识,先用起来,等需要的时候,在反推数学基础知识。

    橡皮擦学到这时的第一个感觉就是,放弃吧,根本不知道这些内容用在哪里!

    函数原型介绍

    高斯双边滤波

    双边滤波函数原型如下:

    dst = cv2.bilateralFilter(src, d, sigmaColor, sigmaSpace[, dst[, borderType]])
    

    参数说明:

    • src:输入图像;
    • d:过滤过程中每个像素邻域的直径范围。如果不是正数,则函数会从参数 sigmaSpace 计算该值;
    • sigmaColor:颜色空间过滤器的 sigma 值,参数的值越大,表明该像素邻域内有越宽广的颜色会被混合到一起,产生较大的半等色区域;
    • sigmaSpace:坐标空间中滤波器的 sigma 值,如果该值较大,则意味着越远的像素将相互影响,从而使更大的区域中足够相似的颜色获取相同的颜色。当 d>0 时,d 指定了邻域大小且与 sigmaSpace 无关,否则 d 正比于 sigmaSpace。
    • dst:和源图象相同大小、相同格式的输出图象;

    一般将 sigmaSpace 设置大一些,sigmaColor 设置小一些,最终呈现的效果较好。

    优缺点:
    双边滤波,可很好的保存图像边缘细节,并且过滤掉低频分量的噪音,但是双边滤波效率不是很高,花费时间比其他滤波器较长。

    测试代码如下,先掌握函数基本使用再说。

    import cv2 as cv
    import numpy as np
    
    # 双边滤波
    def bilater(image):
        # 第三个参数大一点(color),第四个小一点(space)
        dst = cv.bilateralFilter(image, 0, 100, 15)
        cv.namedWindow("dst")
        cv.imshow("dst", dst)
    
    src = cv.imread("./123.jpg")
    cv.namedWindow('src')
    cv.imshow('src', src)
    
    bilater(src)
    
    cv.waitKey(0)
    cv.destroyAllWindows()
    

    运行效果,有点美颜磨皮的效果了,不过效果还不是很好,估计是参数的问题。


    2021012321464112[1].png

    均值迁移滤波

    均值迁移算法是一种通用的聚类算法,它的基本原理是:

    对于给定的一定数量样本,任选其中一个样本,以该样本为中心点划定一个圆形区域,求取该圆形区域内样本的质心,即密度最大处的点,再以该点为中心继续执行上述迭代过程,直至最终收敛。(没看太明白,大概了解一下即可)

    函数原型如下:

    dst = cv2.pyrMeanShiftFiltering(src, sp, sr[, dst[, maxLevel[, termcrit]]])
    

    参数说明:

    • src:输入图像,8 位 3 通道图像;
    • sp:迁移物理空间半径大小;
    • sr:迁移色彩空间半径大小;
    • dst:可选参数,和源图象相同大小、相同格式的输出图象;
    • maxLevel:可选参数,金字塔的最大层数;
    • termcrit:可选参数,迁移迭代终止条件,可以设置为迭代次数满足终止,迭代目标与中心点偏差满足终止,或者两者的结合。

    所有参数中,spsr 必选,二者设置的值越大,对图像色彩的平滑效果越明显,同时函数耗时越多。

    测试代码如下:

    import cv2 as cv
    import numpy as np
    
    # 双边滤波
    def bilater(image):
        # 第三个参数大一点(color),第四个小一点(space)
        dst = cv.bilateralFilter(image, 0, 100, 15)
        cv.namedWindow("dst")
        cv.imshow("dst", dst)
    
    # 均值迁移滤波
    def pyrmeanshift(src):
        dst = cv.pyrMeanShiftFiltering(src, 10, 50)
        cv.imshow("dst", dst)
    
    src = cv.imread("./123.jpg")
    cv.namedWindow('src')
    cv.imshow('src', src)
    
    pyrmeanshift(src)
    
    cv.waitKey(0)
    cv.destroyAllWindows()
    

    运行效果,有点像油画的效果。

    20210123215654848[1].png

    橡皮擦的小节

    最近有小伙伴给橡皮擦发私信询问:“橡皮擦,我们这样不学习原理就 CALL 函数,能学会 OpenCV 吗?”

    “放心,没有问题,365 天路还长着呢”

    坚持吧,橡皮擦给这种学习形式命名为“上帝视角学习法”

    先用最简单的办法,把 OpenCV 中的知识点都过一遍,掌握全局概念之后,在细究里面每一个细节点

    如果每一个知识都钻牛角尖,天天都是难点,你很难坚持下去。

    1 个小时又过去了,对 Python OpenCV 相关的知识点,你掌握了吗?

    做为初学者,还有很多地方学习的不深入,希望你与我一起坚持下去。

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