LOG滤波器提取边缘

1、LOG 滤波器提取边缘实验报告朱俊 0220080198实验内容1 用 LOG 滤波器提取图像边缘2 比较直接滤波和先缩小原图进行滤波再插补的乘法次数实验原理1 LOG 滤波器原理设I(x,y)代表灰度变化，灰度变化剧烈的地方就是阶跃点，而阶跃点的一 次微商为极大值，二次微商为零。因此二次微商为零的地方就是图像的边缘 所在。LOG滤波器是高斯(GAUSS)滤波和拉普拉斯(LAPLACIAN)滤波的结合， 即先用高斯滤波器进行平滑滤波，以过虑调噪声，再提取边缘,所以效果较好。2 LOG 滤波器的缺点与解决方法由于 LOG 滤波器的模板宽度一般较大，所以 LOG 滤波缩要进行的计算 量也相应较大。

2、设图像尺寸为NXM，模板宽度为KXK，则对整幅图进行 卷积的乘法次数为(N-K+l) *(M-K+)*K*K,当N和MK时，所用的乘法 次数约为N*M*K*K。可见乘法次数和模板宽度的平方成正比。事实上， LOG 滤波器可以分解成一只高斯滤波器和另一只模板宽度更小 的 LOG 滤波器。另外，由于高斯滤波器是低通的而且可分解的的，所以。 可以把原图尺寸缩小后再进行滤波，滤波结束后再进行插补，这样可以大大 减少所要做的工作量。程序设计程序基于 MFC 的单文档界面，增加一个位图包裹类(设计模式的适配器模 式)来封装对位图的操作，增加一个滤波类来进行通用的滤波操作。程序结构如下：类定义如下：位图包裹

3、类:class CWrapBitmappublic:long GetSize();/接口:得到位图大小,成功返回阵列大小,失败返回 falseint GetHeight();/接口:得到位图高度,成功返回高度,失败返回 falseint GetWidthBytes(); /接口:得到位图比特宽度,成功返回宽度,失败返回 false int GetWidth();/接口:得到位图实际宽度,成功返回宽度,失败返回 falseBYTE* GetpBuffer();/接口:得到位图阵列指针,成功返回指针,失败返回 NULLCBitmap* GetpBitmap();/接口: 得到 CBitmap 类指

4、针. 成功返回指针,失败返回 NULLBOOL Save(LPCTSTR lpszPathName);接口：保存位图文件.成功返回true，失败返回falseBOOL Load(LPCTSTR lpszPathName);接口：打开位图文件.成功返回true，失败返回falseCWrapBitmap();virtual CWrapBitmap();private：BYTE* m_pBuffer;/位图阵列指针CBitmap m_Bitmap;/位图类HBITMAP m_hBitmap; /打开位图指针protected：HANDLE DDBToDIB(CBitmap &bitmap， DWOR

5、D dwCompression， CPalette *pPal); /DDB2DIB;滤波器类:const int TEMPLATE_LOG =1;/LOG 滤波器const int TEMPLATE_LAPLACIAN=2; /拉普拉斯滤波器(锐化)const int TEMPLATE_GAUSS =3;/Gauss 滤波器(平滑)class CFilterpublic：long GetCount(); /接口：得到滤波所用的乘法次数BOOL Filter(const int nDefTemplate，BYTE *pBuffer， DWORD Size，DWORDWidth， DWORD H

6、eight);接口：对二维数组(阵列)滤波.成功返回true，失败返回falseCFilter();virtual CFilter(); private：virtual CFilter(); private：long m_lCount;float m_fCoef;BYTE m_TemplateWidth;/记录滤波所用的乘法次数/模板系数/模板宽度char* m_pTemplate;/模板指针protected:BYTE CutOverflow(float fNum); /截取超出范围的数字void Multiply(BYTE* pBuffer,DWORD Size,DWORD Width,D

7、WORD Height); /模板和阵列的操作void SetTemplate(const int nDefTemplate); /设置模板的参数;实验结果与分析实验采取如下图一的灰度图片，图片大小170X375，模板选为5X5,如下 所示： -2,-4,-4,-4,-2,-4, 0, 8, 0,-4,-4, 8,24, 8,-4,-4, 0, 8, 0,-4,-2,-4,-4,-4,-2经一次 LOG 滤波得结果图二，所用得乘法次数为 1539650，经验证可知 1539650=(1705 + 1)X(3755 + 1)X5X5,符合前面所推导公式。若先把原图缩小到一半大小(85X188),

8、再经过高斯滤波，和LOG滤波， 再插补到原图大小，得结果图三。所用乘法次数为 517816，其中高斯滤波用乘 法次数 140616=(85 + 1 3 + 1)X(188 3 + 1)X3X3，LOG 滤波用乘法次 数 377200=(85 + 1 5 + 1)X(188-5+1)X5X5。显然大大减少了乘法次数。图一(原图) 图二(LOG滤波结果)图三(滤波后插补结果)附关键源程序BOOL CFilter:Filter(const int nDefTemplate,BYTE *pBuffer,DWORD Size,DWORD Width, DWORD Height)SetTemplate(n

9、DefTemplate); if(!pBuffer)/Buf 为空return false;if(Width+16)*HeightSize) /非 8 位色彩的位图 /MYTODO:转化到8位AfxMessageBox(不支持非256色位图)； /return false; Multiply(pBuffer,Size,Width,Height)； return true；void CFilter:SetTemplate(const int nDefTemplate) if(m_pTemplate)delete m_pTemplate；switch(nDefTemplate)case TEMPL

10、ATE_LOG: m_TemplateWidth=5；m_fCoef=1；BYTE btTemplateSize=m_TemplateWidth*m_TemplateWidth； m_pTemplate=new charbtTemplateSize； char btTemp25=-2,-4,-4,-4,-2,-4, 0, 8, 0,-4,-4, 8,24, 8,-4,-4, 0, 8, 0,-4, -2,-4,-4,-4,-2； :memcpy(m_pTemplate,&btTemp,btTemplateSize)；break;case TEMPLATE_LAPLACIAN:m_Templat

11、eWidth=3;m_fCoef=1;BYTE btTemplateSize=m_TemplateWidth*m_TemplateWidth; m_pTemplate=new charbtTemplateSize;char btTemp9=-1,-1,-1,-1,9,-1,-1,-1,-1;:memcpy(m_pTemplate,&btTemp,btTemplateSize);break;case TEMPLATE_GAUSS:m_TemplateWidth=3;m_fCoef=l/16.0;不能 1/16，否则会变成 0BYTE btTemplateSize=m_TemplateWidth*

12、m_TemplateWidth; m_pTemplate=new charbtTemplateSize;char btTemp9=1，2，1，2，4，2，1，2，1;:memcpy(m_pTemplate，&btTemp，btTemplateSize);break;default:TRACE(没有该默认的模板)；void CFilter:Multiply(BYTE *pBuffer， DWORD Size， DWORD Width， DWORD Height)int nBorder=m_TemplateWidth/2; /需要空开的大小DWORD dwOffset=0;float fResult=0;int nTempNum=0;BYTE* pTempBuffer=new BYTESize;for(DWORD y=0+nBorder;yHeight-nBorder;y+) /因为窗口中心点要受模板 大小影响for(DWORD x=0+nBorder;xWidth-nBorder;x+)dwOffset=Size-