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matlab如何实现中值滤波?

279 2024-10-26 03:58

一、matlab如何实现中值滤波?

matlab是进行数值分析的一个重要的工具。今天讲一下matlab对一维信号进行中值滤波的使用方法。所谓的滤波,简单意义上来说,就是对原信号进行处理,通过一系列的变换得到另一个信号。好比A为一组输入信号,经过中值滤波,产生信号B。而中值滤波就是其中的变换。类似的滤波还有高斯平滑滤波,均值滤波等。

1中值滤波的原理:对于一串连续输入的信号(量化后是一组数据)。如下图所示,是输入的原信号。中值滤波的原理为,重新计算每一个x的输出值(y),新的输出值。相当于 y = new(x),new的操作是,从在以x为中心,长度为2k的原信号中(区间为[k+1,x+k]),提取出这段区间内中间的那个值,作为 y=new(x)的结果。

2 举例来说,输入:Y[1-10]:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10. 取区间2k = 4,所以k=2;执行中值滤波 K=中值滤波(Y)由x-k+1>=1,所以当k=2时,x>=2滤波时:K[1]=Y[1]K[2]=(Y[1]、Y[2]、Y[3]、Y[4])的中间值,即为2或3

3 matlab的中值滤波实现方式:调用函数:A = medfilt1(B,n)B为输入信号,A为滤波后的信号,即结果。n为控制滤波区间的参数。具体定义如下:1、若n为基数,区间为[k-(n-1)/2,k+(n-1)/2],2、若n为偶数,区间为[k-n/2,k+n/2+1],中值滤波表示用这个区间内的中间值代替这一点的值。

4 对于输入信号(最开头的图),以下分别为设置区间n=8和n=16得到的滤波图像。中值滤波可以过滤尖峰脉冲。目的在于我们对于滤波后的数据更感兴趣。滤波后的数据保留的原图像的变化趋势,同时去除了尖峰脉冲对分析造成的影响。

二、python如何实现类似matlab的小波滤波?

T=wpdec(y,5,'db40')

;%信号y进行波包解层数5T波树plot看a10=wprcoef(T,[1,0]);%a10节点[1,0]进行重构信号貌似没层重构说吧能某层某节点进行重构节点编号波树看

三、matlab图像识别中值滤波

Matlab图像识别中值滤波原理与实现

在Matlab图像处理中,中值滤波是一种常用的滤波方法,特别适合用于去除图像中的椒盐噪声。本文将介绍中值滤波的原理及在图像识别中的实现方式。

中值滤波原理

中值滤波是一种非线性滤波方法,它的原理是将每个像素点的灰度值替换为该像素点邻域内所有像素的中值。在图像中存在椒盐噪声时,中值滤波能够有效地去除噪声点,而不会模糊图像细节。

中值滤波算法

实现中值滤波的算法步骤如下:

  1. 选择合适的滤波器大小n,通常选择3x3或5x5的窗口。
  2. 对图像的每个像素点进行遍历,并取该像素点邻域内的像素值。
  3. 将邻域内的像素值按升序排列,取其中值作为该像素点的新值。
  4. 重复以上步骤直至处理完所有像素点。

Matlab实现

在Matlab中,可以使用medfilt2函数来实现中值滤波。该函数可以指定滤波器的大小,并自动应用中值滤波算法。以下是一个示例代码:

img = imread('image.jpg'); filtered_img = medfilt2(img, [3 3]); imshow(filtered_img);

上述代码首先读入一幅图像,然后将其应用3x3的中值滤波器进行滤波,并显示处理后的图像。

实例分析

为了进一步说明中值滤波的效果,我们将对一副含有椒盐噪声的图像进行处理。首先,加载图像并添加椒盐噪声:

img = imread('noisy_image.jpg');
noisy_img = imnoise(img, 'salt & pepper', 0.05);
imshow(noisy_img);

接下来,使用中值滤波对含有噪声的图像进行滤波处理:

filtered_img = medfilt2(noisy_img, [3 3]);
imshow(filtered_img);

可以看到,经过中值滤波处理后,图像中的椒盐噪声得到了有效去除,图像变得更加清晰。

总结

中值滤波是一种简单而有效的滤波方法,在Matlab中实现也相对简单。对于图像处理中的噪声去除任务,中值滤波是一个不错的选择。通过本文的介绍,相信读者已经对中值滤波的原理和实现有了更深入的了解。

四、2016版本的matlab是否可以实现图像滤波?

是的,Matlab 2016版本可以实现图像滤波。Matlab提供了许多图像处理工具和函数,包括用于图像滤波的函数。你可以使用这些函数来应用各种类型的图像滤波器,如平滑滤波器、锐化滤波器、边缘检测滤波器等。

以下是一些在Matlab中实现图像滤波的常用函数:

1. `imfilter`函数:该函数可以应用各种滤波器(如高斯滤波器、中值滤波器等)到图像上。你可以通过指定不同的滤波器类型和参数来实现不同的滤波效果。

2. `fspecial`函数:该函数用于创建各种特殊的滤波器,如高斯滤波器、拉普拉斯滤波器等。你可以通过指定滤波器类型和参数来创建自定义的滤波器。

3. `medfilt2`函数:该函数实现中值滤波器,用于去除图像中的噪声。中值滤波器通过将像素替换为周围像素的中值来减少噪声的影响。

这些函数提供了广泛的图像滤波选项,可以满足不同的需求。你可以查阅Matlab的文档或帮助文档以获取更详细的函数使用说明和示例代码。请注意,不同版本的Matlab可能会略有差异,因此确保查看与你所使用版本相对应的文档。

五、matlab的面积滤波作用?

空间的卷积相当于频域的乘积。 可以用来提取边缘,如利用sobel 拉普拉斯算子等,这种相当于频域中的高通滤波器。

还有可以滤除噪声,如中值滤波,这种相当于频域中低通滤波器。 很久没碰这个了 记得应该是这样的

六、如何通过 Matlab 实现人脸识别?

研究背景

自70年代以来.随着人工智能技术的兴起.以及人类视觉研究的进展.人们逐渐对人脸图像的机器识别投入很大的热情,并形成了一个人脸图像识别研究领域,.这一领域除了它的重大理论价值外,也极具实用价值。

在进行人工智能的研究中,人们一直想做的事情就是让机器具有像人类一样的思考能力,以及识别事物、处理事物的能力,因此从解剖学、心理学、行为感知学等各个角度来探求人类的思维机制、以及感知事物、处理事物的机制,并努力将这些机制用于实践,如各种智能机器人的研制。人脸图像的机器识别研究就是在这种背景下兴起的,因为人们发现许多对于人类而言可以轻易做到的事情,而让机器来实现却很难,如人脸图像的识别,语音识别,自然语言理解等。如果能够开发出具有像人类一样的机器识别机制,就能够逐步地了解人类是如何存储信息,并进行处理的,从而最终了解人类的思维机制。

同时,进行人脸图像识别研究也具有很大的使用价依。如同人的指纹一样,人脸也具有唯一性,也可用来鉴别一个人的身份。现在己有实用的计算机自动指纹识别系统面世,并在安检等部门得到应用,但还没有通用成熟的人脸自动识别系统出现。人脸图像的自动识别系统较之指纹识别系统、DNA鉴定等更具方便性,因为它取样方便,可以不接触目标就进行识别,从而开发研究的实际意义更大。

  1. 实现功能介绍

本文介绍了人脸图像识别中所应用MATLAB对图像进行预处理,应用该工具箱对图像进行经典图像处理,通过实例来应用matlab图像处理功能,对某一特定的人脸图像处理,进而应用到人脸识别系统。本文在总结分析人脸识别系统中几种常用的图像预处理方法基础上,利用MATLAB实现了一个集多种预处理方法于一体的通用的人脸图像预处理仿真系统,将该系统作为图像预处理模块可嵌入在人脸识别系统中,并利用灰度图像的直方图比对来实现人脸图像的识别判定。

其中涉及到图像的选取,脸部定位,特征提取,图像处理和识别几个过程。

(1)人脸图像的获取

一般来说,图像的获取都是通过摄像头摄取,但摄取的图像可以是真人,也可以是人脸的图片或者为了相对简单,可以不考虑通过摄像头来摄取头像,而是直接给定要识别的图像。

(2)人脸的检测

人脸检测的任务是判断静态图像中是否存在人脸。若存在人脸,给出其在图像中的坐标位置、人脸区域大小等信息。而人脸跟踪则需要进一步输出所检测到的人脸位置、大小等状态随时间的连续变化情况。

(3)特征提取

通过人脸特征点的检测与标定可以确定人脸图像中显著特征点的位置(如眼睛、眉毛、鼻子、嘴巴等器官),同时还可以得到这些器官及其面部轮廓的形状信息的描述。

根据人脸特征点检测与标定的结果,通过某些运算得到人脸特征的描述(这些特征包括:全局特征和局部特征,显式特征和统计特征等)。

(4)基于人脸图像比对的身份识别

即人脸识别(Face Identification)问题。通过将输入人脸图像与人脸数据库中的所有已知原型人脸图像计算相似度并对其排序来给出输入人脸的身份信息。这包括两类识别问题:一类是闭集(Close Set)人脸识别问题,即假定输入的人脸一定是人脸库中的某个个体;另一类是开集(Open Set)识别,即首先要对输入人脸是否在已知人脸库中做出判断,如果是,则给出其身份。

(5)基于人脸图像比对的身份验证

即人脸确认(Face Verification)问题。系统在输入人脸图像的同时输入一个用户宣称的该人脸的身份信息,系统要对该输入人脸图像的身份与宣称的身份是否相符作出判断。

三、算法流程实现

3.1、人脸检测定位

人脸检测定位程序:

i=imread('face1.jpg');
I=rgb2gray(i);
BW=im2bw(I);
figure,imshow(BW)
[n1 n2]=size(BW);
r=floor(n1/10);
c=floor(n2/10);
x1=1;x2=r;
s=r*c; 
for i=1:10
    y1=1;y2=c;
    for j=1:10
        if (y2<=c | y2>=9*c) | (x1==1 | x2==r*10)
            loc=find(BW(x1:x2, y1:y2)==0);
            [o p]=size(loc);
            pr=o*100/s;
            if pr<=100
                BW(x1:x2, y1:y2)=0;
                r1=x1;r2=x2;s1=y1;s2=y2;
                pr1=0;
            end
            imshow(BW);
        end
            y1=y1+c;
            y2=y2+c;
    end
 
 x1=x1+r;
 x2=x2+r;
end
 figure,imshow(BW)
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%% detection of face object
 
L = bwlabel(BW,8);
BB  = regionprops(L, 'BoundingBox');
BB1=struct2cell(BB);
BB2=cell2mat(BB1);
 
[s1 s2]=size(BB2);
mx=0;
for k=3:4:s2-1
    p=BB2(1,k)*BB2(1,k+1);
    if p>mx & (BB2(1,k)/BB2(1,k+1))<1.8
        mx=p;
        j=k;
    end
end
figure,imshow(I);
hold on;
rectangle('Position',[BB2(1,j-2),BB2(1,j-1),BB2(1,j),BB2(1,j+1)],'EdgeColor','r' )

3.2 人脸图像的预处理

不同的人脸识别系统根据其采用的图像来源和识别算法需要不同,采用的预处理方法也不同。常用的人脸图像预处理方法有:滤波去噪、灰度变换、图像二值化、边缘检测、尺寸归一化、灰度归一化等。用在同一系统中的可能只有其中一种或几种预处理方法,但一旦库中采集到的原始图像质量发生较大变化(如人脸大小、光照强度、拍摄条件、成像系统等方面变化),原有的预处理模块便不能满足特征提取的需要,还要更新,这是极不方便的。鉴于此,作者在总结分析了滤波去噪、边缘检测、灰度变换三种广泛应用于不同人脸识别系统中的预处理方法基础上,设计了一个通用的人脸图像预处理仿真系统。该系统可对不同条件下的原始图像进行相应的预处理。如,用户可根据需要选择使用不同的滤波方法去除噪声、不同的边缘检测算子检测人脸边缘、选择不同的灰度变换算法实现图像的灰度校正和灰度归一化,仿真系统同时还实现了尺寸归一化、二值化等其他常用的图像预处理算法。

3.3、边缘检测

对输入人脸图像进行边缘检测是很多人脸识别系统在人脸粗定位及人脸主要器官(眼睛、鼻子、嘴巴)定位时采用的预处理方法。边缘检测的方法有很多,主要有:微分算子法、Sobel算子法、拉普拉斯算子法、canny算子法等。每种算子对不同方向边缘的检测能力和抑制噪声的能力都不同。所以,和灰度变换及滤波去噪部分的设计思路相同,在仿真系统中,笔者给出了canny、sobel、log、prewitt四种算子在不同灰度阈值下、不同方向的边缘检测算法,使用者可从检测结果中加以比较、选择合适的算法。图像类型转换、图像二值化、尺寸归一化也是一些人脸识别系统中经常使用的预处理方法。为了在不修改其他算法的基础上,扩大系统处理图像的类型和范围,将输入图像首先转换为统一的类型,是多数人脸图像预处理中的第一步。在本仿真系统中通过调用MATLAB中提供的各种图像类型转换函数来实现TIF、JPG转换为BMP格式及彩色到灰度图像的转换;对图像二值化,采用了graythresh()函数来自动选择阈值的二值化方法[1];尺寸归一化采用的算法是对人脸图像进行剪裁和尺寸缩放,实现去除大部分头发、服饰和背景的干扰并将人脸图像大小统一。

四、 人脸识别的matlab实现

实现结果如图4.1和4.2

图4.1 用户界面
图4.2 实现结果

附录 人脸识别matlab程序

function varargout = FR_Processed_histogram(varargin)
gui_Singleton = 1;
gui_State = struct('gui_Name',       mfilename, ...
                   'gui_Singleton',  gui_Singleton, ...
                   'gui_OpeningFcn', @FR_Processed_histogram_OpeningFcn, ...
                   'gui_OutputFcn',  @FR_Processed_histogram_OutputFcn, ...
                   'gui_LayoutFcn',  [] , ...
                   'gui_Callback',   []);
if nargin && ischar(varargin{1})
    gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1});
end
 
if nargout
    [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});
else
    gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});
end
% End initialization code - DO NOT EDIT
 
%--------------------------------------------------------------------------
% --- Executes just before FR_Processed_histogram is made visible.
function FR_Processed_histogram_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)
 
handles.output = hObject;
 
% Update handles structure
guidata(hObject, handles);
 
% UIWAIT makes FR_Processed_histogram wait for user response (see UIRESUME)
% uiwait(handles.figure1);
global total_sub train_img sub_img max_hist_level bin_num form_bin_num;
 
total_sub = 40;
train_img = 200;
sub_img = 10;
max_hist_level = 256;
bin_num = 9;
form_bin_num = 29;
%--------------------------------------------------------------------------
% --- Outputs from this function are returned to the command line.
function varargout = FR_Processed_histogram_OutputFcn(hObject, eventdata, handles) 
varargout{1} = handles.output;
 
%--------------------------------------------------------------------------
% --- Executes on button press in train_button.  
function train_button_Callback(hObject, eventdata, handles)
global train_processed_bin;
global total_sub train_img sub_img max_hist_level bin_num form_bin_num;
 
train_processed_bin(form_bin_num,train_img) = 0;
K = 1;
train_hist_img = zeros(max_hist_level, train_img);
 
for Z=1:1:total_sub 
  for X=1:2:sub_img    %%%train on odd number of images of each subject
 
    I = imread( strcat('ORL\S',int2str(Z),'\',int2str(X),'.bmp') );        
    [rows cols] = size(I);
 
    for i=1:1:rows
       for j=1:1:cols
           if( I(i,j) == 0 )
               train_hist_img(max_hist_level, K) =  train_hist_img(max_hist_level, K) + 1;                            
           else
               train_hist_img(I(i,j), K) = train_hist_img(I(i,j), K) + 1;                         
           end
       end   
    end   
     K = K + 1;        
  end  
 end  
 
[r c] = size(train_hist_img);
sum = 0;
for i=1:1:c
    K = 1;
   for j=1:1:r        
        if( (mod(j,bin_num)) == 0 )
            sum = sum + train_hist_img(j,i);            
            train_processed_bin(K,i) = sum/bin_num;
            K = K + 1;
            sum = 0;
        else
            sum = sum + train_hist_img(j,i);            
        end
    end
    train_processed_bin(K,i) = sum/bin_num;
end
 
display ('Training Done')
save 'train'  train_processed_bin;
 
%--------------------------------------------------------------------------
% --- Executes on button press in Testing_button.    
function Testing_button_Callback(hObject, eventdata, handles)
global train_img max_hist_level bin_num form_bin_num;
global train_processed_bin;
global filename pathname I
 
load 'train'
test_hist_img(max_hist_level) = 0;
test_processed_bin(form_bin_num) = 0;
 
 
 [rows cols] = size(I);
 
    for i=1:1:rows
       for j=1:1:cols
           if( I(i,j) == 0 )
               test_hist_img(max_hist_level) =  test_hist_img(max_hist_level) + 1;                            
           else
               test_hist_img(I(i,j)) = test_hist_img(I(i,j)) + 1;                         
           end
       end   
    end   
 
  [r c] = size(test_hist_img);
  sum = 0;
 
    K = 1;
    for j=1:1:c        
        if( (mod(j,bin_num)) == 0 )
            sum = sum + test_hist_img(j);            
            test_processed_bin(K) = sum/bin_num;
            K = K + 1;
            sum = 0;
        else
            sum = sum + test_hist_img(j);            
        end
    end
 
 test_processed_bin(K) = sum/bin_num;
 
sum = 0;
K = 1;
 
    for y=1:1:train_img
        for z=1:1:form_bin_num        
          sum = sum + abs( test_processed_bin(z) - train_processed_bin(z,y) );  
        end         
        img_bin_hist_sum(K,1) = sum;
        sum = 0;
        K = K + 1;
    end
 
    [temp M] = min(img_bin_hist_sum);
    M = ceil(M/5);
    getString_start=strfind(pathname,'S');
    getString_start=getString_start(end)+1;
    getString_end=strfind(pathname,'\');
    getString_end=getString_end(end)-1;
    subjectindex=str2num(pathname(getString_start:getString_end));
 
    if (subjectindex == M)
      axes (handles.axes3)
      %image no: 5 is shown for visualization purpose
      imshow(imread(STRCAT('ORL\S',num2str(M),'\5.bmp')))    
      msgbox ( 'Correctly Recognized');
    else
     display ([ 'Error==>  Testing Image of Subject >>' num2str(subjectindex) '  matches with the image of subject >> '  num2str(M)])
     axes (handles.axes3)
     %image no: 5 is shown for visualization purpose
     imshow(imread(STRCAT('ORL\S',num2str(M),'\5.bmp')))    
     msgbox ( 'Incorrectly Recognized');
    end
 
display('Testing Done')
%--------------------------------------------------------------------------
function box_Callback(hObject, eventdata, handles)
function box_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)
if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))
    set(hObject,'BackgroundColor','white');
end
%--------------------------------------------------------------------------
% --- Executes on button press in Input_Image_button.
function Input_Image_button_Callback(hObject, eventdata, handles)
% hObject    handle to Input_Image_button (see GCBO)
% eventdata  reserved - to be defined in a future version of MATLAB
% handles    structure with handles and user data (see GUIDATA)
global filename pathname I
[filename, pathname] = uigetfile('*.bmp', 'Test Image');
axes(handles.axes1)
imgpath=STRCAT(pathname,filename);
 
I = imread(imgpath);
imshow(I)
 
%--------------------------------------------------------------------------
% --- Executes during object creation, after setting all properties.
function axes3_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)

七、matlab怎么引用数据进行滤波?

matlab中有专门的数据滤波函数,比如imfliter等,那对需要进行滤波的数据执行比函数即可完成数据滤波

八、matlab fvtool如何导出滤波系数?

打开matlab fvtool,然后点击设置就能导出滤波系数

九、matlab实现pid仿真?

1、打开matlab2009,新建一个模型文件。

2、点击“开始”->"Simulink"->“Library Browser”,打开simulink库。

3、在“Simulink Library Browser”的库列表中找到“Simulink Extras”,点击右侧的“Additional Linear”。

4、将Additional Linear的“PID Controller”和“TransferFon”添加到模型编辑区域。

5、将所有模型按图中方式连接,注意只有连接的线是实心黑线才表示连接成功,如果是红色的虚线,那么最粗暴的方式是删掉它重新连。

6、这里的sum反馈的符号是一个+,也就是说这是一个正反馈,但是我们pid一般都是负反馈,所以需要改一下反馈的符号。双击sum切换到sum的属性对话框,将List of signs由++改为--,则下面的+会变成减。

7、点击执行按钮,然后双击Scope,切换到显示界面,出现熟悉的pid输出波形。

8、双击pid控件可以调整PID的三个基本参数,Proportional(比例常数),Integral(积分常数),Derivative(微分常数)。

十、matlab怎么实现运动?

在Matlab中,可以通过编写代码实现模拟运动。首先,需要定义初始状态,如位置、速度和加速度等参数。

然后,可以使用数值计算方法,如欧拉法或龙格-库塔法,来计算物体在每个时间步长内的位置和速度。

在每次迭代中,更新物体的位置和速度,并绘制出物体的运动轨迹。

通过调整初始参数、时间步长和计算方法等参数,可以模拟不同类型的运动,如直线运动、圆周运动、抛体运动等。

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