6.5椒盐噪声

news2024/12/23 11:22:08

在OpenCV中联合C++给一张图片加上椒盐噪声（Salt and Pepper Noise）可以通过随机选择像素点并将其置为黑色（0）或白色（255）来实现。椒盐噪声是一种随机噪声，通常表现为图像中的孤立黑点（盐噪声）和孤立白点（胡椒噪声）。

实现方法

以下是使用OpenCV和C++给图像添加椒盐噪声的一个简单示例：

#include "pch.h"

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
#include <random>

// 添加椒盐噪声的函数
void addSaltAndPepperNoise(cv::Mat &image, double noiseRatio = 0.05)
{
	// 创建随机数生成器
	std::random_device rd;
	std::mt19937 gen(rd());
	std::uniform_real_distribution<> dis(0.0, 1.0);

	// 获取图像的行数和列数
	int rows = image.rows;
	int cols = image.cols;

	// 遍历图像中的每一个像素
	for (int i = 0; i < rows; ++i)
	{
		for (int j = 0; j < cols; ++j)
		{
			// 产生一个介于0和1之间的随机数
			double r = dis(gen);

			// 根据噪声比例添加噪声
			if (r < noiseRatio / 2)
			{
				// 添加盐噪声（白色点）
				image.at<uchar>(i, j) = 255;
			}
			else if (r < noiseRatio)
			{
				// 添加胡椒噪声（黑色点）
				image.at<uchar>(i, j) = 0;
			}
		}
	}
}

int main()
{
	// 读取图像
	cv::Mat img = cv::imread("00.jpg", cv::IMREAD_GRAYSCALE);
	if (img.empty())
	{
		std::cerr << "Error loading image." << std::endl;
		return -1;
	}

	// 显示原图
	cv::namedWindow("Original Image", cv::WINDOW_NORMAL);
	cv::imshow("Original Image", img);

	// 添加椒盐噪声
	addSaltAndPepperNoise(img, 0.05); // 噪声比例为5%



	// 显示添加噪声后的图像
	cv::namedWindow("Noisy Image", cv::WINDOW_NORMAL);
	cv::imshow("Noisy Image", img);

	cv::waitKey(0);

	return 0;
}

代码解释
1. 读取图像：使用 cv::imread 函数读取原始图像，并将其转换为灰度图像。
2. 添加椒盐噪声：定义一个 addSaltAndPepperNoise 函数，该函数接受一个图像矩阵 image 和一个噪声比例 noiseRatio。噪声比例表示图像中添加噪声的概率。
3. 随机数生成器：使用 <random> 头文件中的 std::random_device 和 std::mt19937 生成随机数，std::uniform_real_distribution 生成介于0到1之间的随机数。
4. 遍历图像：遍历图像的每一个像素点，根据随机数决定是否添加噪声。
5. 添加噪声：如果随机数小于噪声比例的一半，则添加盐噪声（白色点）；如果随机数大于噪声比例的一半且小于噪声比例，则添加胡椒噪声（黑色点）。
6. 显示图像：使用 cv::imshow 函数显示原始图像和添加噪声后的图像。

噪声比例

噪声比例 noiseRatio 控制着图像中噪声点的数量。例如，noiseRatio = 0.05 表示有5%的概率会在图像中的任意像素点上添加噪声。

调整参数
你可以根据需要调整 noiseRatio 参数来控制噪声的密度。如果你希望噪声更密集，可以增加 noiseRatio 的值；反之亦然。

注意事项
•噪声分布：椒盐噪声通常表现为随机分布的黑白点，因此需要确保噪声点在整个图像中均匀分布。
•性能优化：在实际应用中，如果图像较大，遍历每一个像素可能会比较耗时，可以考虑使用 OpenCV 提供的一些优化手段，如并行处理等。

通过上述方法，你可以很容易地在 OpenCV 和 C++ 中给图像添加椒盐噪声。这对于图像处理和计算机视觉应用中的噪声建模和去噪研究非常有用。

运行结果

除噪方案

在OpenCV联合C++中，要去除一张图片上的椒盐噪声，通常可以采用以下几种滤波方法：

1. 中值滤波（Median Filtering）：这是去除椒盐噪声最常用的方法之一。中值滤波通过对图像中的每个像素点应用一个中值滤波器来去除噪声，该滤波器用邻域内的中值像素值替换中心像素值。

2. 均值滤波（Mean Filtering）：虽然均值滤波也能在一定程度上去除噪声，但它可能会模糊图像的边缘和细节，因此在处理椒盐噪声时不如中值滤波有效。

3. 双核滤波（Bilateral Filtering）：双核滤波既能保留边缘又能去噪，但在处理椒盐噪声时可能不如中值滤波效果好。

4. 高斯滤波（Gaussian Filtering）：高斯滤波也是常用的去噪方法之一，但对于椒盐噪声，它的效果通常不如中值滤波。

中值滤波

中值滤波是最适合去除椒盐噪声的滤波方法之一，因为它能够很好地保留图像的边缘和其他重要特征，同时有效地去除噪声点。

示例代码以下是一个使用OpenCV和C++进行中值滤波的示例代码：

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

int main()
{
    // 读取图像
    cv::Mat img = cv::imread("path/to/noisy_image.jpg", cv::IMREAD_GRAYSCALE);
    if (img.empty())
    {
        std::cerr << "Error loading image." << std::endl;
        return -1;
    }

    // 显示原始噪声图像
    cv::namedWindow("Noisy Image", cv::WINDOW_NORMAL);
    cv::imshow("Noisy Image", img);

    // 应用中值滤波
    cv::Mat denoisedImg;
    cv::medianBlur(img, denoisedImg, 3); // ksize 为 3 的中值滤波

    // 显示去噪后的图像
    cv::namedWindow("Denoised Image", cv::WINDOW_NORMAL);
    cv::imshow("Denoised Image", denoisedImg);

    cv::waitKey(0);

    return 0;
}

代码解释
1. 读取图像：使用 cv::imread 函数读取带有椒盐噪声的原始图像，并将其转换为灰度图像。
2. 显示原始噪声图像：使用 cv::imshow 函数显示原始噪声图像。
3. 应用中值滤波：使用 cv::medianBlur 函数对图像进行中值滤波处理，参数 ksize 为滤波器的大小，通常选择奇数值，如3、5等。
4. 显示去噪后的图像：使用 cv::imshow 函数显示去噪后的图像。

运行结果

其他滤波方法

虽然中值滤波是处理椒盐噪声的首选方法，但也有其他方法可以尝试：

均值滤波

均值滤波通过计算每个像素点的邻域平均值来代替中心像素值，可以平滑图像并去除噪声，但对于椒盐噪声，其效果不如中值滤波。

#include "pch.h"

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

int main()
{
	// 读取图像
	cv::Mat img = cv::imread("01.jpg", cv::IMREAD_GRAYSCALE);
	if (img.empty())
	{
		std::cerr << "Error loading image." << std::endl;
		return -1;
	}

	// 显示原始噪声图像
	cv::namedWindow("Noisy Image", cv::WINDOW_NORMAL);
	cv::imshow("Noisy Image", img);

	// 应用均值滤波
	cv::Mat meanFilteredImg;
	cv::blur(img, meanFilteredImg, cv::Size(3, 3)); // ksize 为 3x3 的均值滤波


	// 显示去噪后的图像
	cv::namedWindow("Denoised Image", cv::WINDOW_NORMAL);
	cv::imshow("Denoised Image", meanFilteredImg);

	cv::waitKey(0);

	return 0;
}

运行结果

双核滤波

双核滤波能够在平滑图像的同时保留边缘，但对椒盐噪声的处理效果一般。

#include "pch.h"

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

int main()
{
	// 读取图像
	cv::Mat img = cv::imread("Dst.jpg", cv::IMREAD_GRAYSCALE);
	if (img.empty())
	{
		std::cerr << "Error loading image." << std::endl;
		return -1;
	}

	// 显示原始噪声图像
	cv::namedWindow("Noisy Image", cv::WINDOW_NORMAL);
	cv::imshow("Noisy Image", img);

	// 应用双核滤波
	cv::Mat bilateralFilteredImg;
	cv::bilateralFilter(img, bilateralFilteredImg, 9, 75, 75); // d=9, sigmaColor=75, sigmaSpace=75


	// 显示去噪后的图像
	cv::namedWindow("Denoised Image", cv::WINDOW_NORMAL);
	cv::imshow("Denoised Image", bilateralFilteredImg);

	cv::waitKey(0);

	return 0;
}

运行结果

高斯滤波

高斯滤波通过应用高斯核对图像进行平滑处理，可以去除高斯噪声，但对椒盐噪声的效果有限。

#include "pch.h"

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>

int main()
{
	// 读取图像
	cv::Mat img = cv::imread("01.jpg", cv::IMREAD_GRAYSCALE);
	if (img.empty())
	{
		std::cerr << "Error loading image." << std::endl;
		return -1;
	}

	// 显示原始噪声图像
	cv::namedWindow("Noisy Image", cv::WINDOW_NORMAL);
	cv::imshow("Noisy Image", img);

	// 应用高斯滤波
	cv::Mat gaussianFilteredImg;
	cv::GaussianBlur(img, gaussianFilteredImg, cv::Size(3, 3), 0); // ksize 为 3x3 的高斯滤波

	// 显示去噪后的图像
	cv::namedWindow("Denoised Image", cv::WINDOW_NORMAL);
	cv::imshow("Denoised Image", gaussianFilteredImg);

	cv::waitKey(0);

	return 0;
}

运行结果

​​​​​​​

总结

在处理椒盐噪声时，中值滤波是最常用且有效的滤波方法。它能够很好地去除噪声点，同时保留图像的边缘和其他重要特征。如果你需要在OpenCV和C++中去除椒盐噪声，建议首先尝试中值滤波。如果需要进一步处理或尝试其他滤波方法，可以根据具体需求选择合适的滤波器。

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