高通滤波器使用scipy / numpy在python中进行图像处理

Question

我目前正在研究图像处理。在Scipy中，我知道Scipy.signal中有一个中值过滤器。谁能告诉我是否有一个类似于高通滤波器的滤波器？

谢谢

Answer 1

“高通滤波器”是一个非常通用的术语。有无数个不同的“高通滤波器”可以做很多不同的事情（例如，如前所述，边缘检测滤波器在技术上是高通（大多数实际上是带通）滤波器，但与你可能的效果有很大不同记住了。）

无论如何，根据您提出的大多数问题，您应该考虑scipy.ndimage而不是scipy.filter，特别是如果您要处理大型图片（ ndimage可以就地执行操作，节省内存）。

作为一个基本的例子，展示一些不同的做事方式：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from scipy import ndimage
import Image

def plot(data, title):
    plot.i += 1
    plt.subplot(2,2,plot.i)
    plt.imshow(data)
    plt.gray()
    plt.title(title)
plot.i = 0

# Load the data...
im = Image.open('lena.png')
data = np.array(im, dtype=float)
plot(data, 'Original')

# A very simple and very narrow highpass filter
kernel = np.array([[-1, -1, -1],
                   [-1,  8, -1],
                   [-1, -1, -1]])
highpass_3x3 = ndimage.convolve(data, kernel)
plot(highpass_3x3, 'Simple 3x3 Highpass')

# A slightly "wider", but sill very simple highpass filter 
kernel = np.array([[-1, -1, -1, -1, -1],
                   [-1,  1,  2,  1, -1],
                   [-1,  2,  4,  2, -1],
                   [-1,  1,  2,  1, -1],
                   [-1, -1, -1, -1, -1]])
highpass_5x5 = ndimage.convolve(data, kernel)
plot(highpass_5x5, 'Simple 5x5 Highpass')

# Another way of making a highpass filter is to simply subtract a lowpass
# filtered image from the original. Here, we'll use a simple gaussian filter
# to "blur" (i.e. a lowpass filter) the original.
lowpass = ndimage.gaussian_filter(data, 3)
gauss_highpass = data - lowpass
plot(gauss_highpass, r'Gaussian Highpass, $\sigma = 3 pixels$')

plt.show()

Answer 2

一个简单的高通滤波器是：

-1 -1 -1
-1  8 -1
-1 -1 -1

Sobel operator是另一个简单的例子。

在图像处理中，这些类型的过滤器通常被称为“边缘检测器” - 我最后一次检查时the Wikipedia page是可以的。

Answer 3

scipy.filter包含大量通用过滤器。像iirfilter类这样的东西可以配置为产生典型的Chebyshev或Buttworth数字或模拟高通滤波器。

Answer 4

这是我们可以使用scipy fftpack设计HPF的方式

from skimage.io import imread
import matplotlib.pyplot as plt
import scipy.fftpack as fp

im = np.mean(imread('../images/lena.jpg'), axis=2) # assuming an RGB image
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow(im, cmap=plt.cm.gray)
plt.axis('off')
plt.show()

原始图片

F1 = fftpack.fft2((im).astype(float))
F2 = fftpack.fftshift(F1)
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow( (20*np.log10( 0.1 + F2)).astype(int), cmap=plt.cm.gray)
plt.show()

具有FFT的频谱

(w, h) = im.shape
half_w, half_h = int(w/2), int(h/2)

# high pass filter
n = 25
F2[half_w-n:half_w+n+1,half_h-n:half_h+n+1] = 0 # select all but the first 50x50 (low) frequencies
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow( (20*np.log10( 0.1 + F2)).astype(int))
plt.show()

阻止频谱中的低频

im1 = fp.ifft2(fftpack.ifftshift(F2)).real
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow(im1, cmap='gray')
plt.axis('off')
plt.show()

应用HPF后输出图像

Answer 5

您可以使用高斯滤镜，因为它比纯净的HPF清晰度高。要使用简单的HPF，可以使用以下代码

.site-header {
position : fixed;
top : 0;
width:100%; 
}

要使用高斯滤镜，只需将高斯模糊添加到图像中

import numpy as np
import cv2
from scipy import ndimage

class HPF(object):
    def __init__(self, kernel, image):
        self.kernel = np.array(kernel)
        self.image = image

    def process(self):
        return ndimage.convolve(self.image, self.kernel)


if __name__ == "__main__":
    #enter ur image location
    image = cv2.imread("images/test2.jpg", 0)
    kernel3x3 = [[-1,-1,-1],[-1,8,-1],[-1,-1,-1]]
    kernel5x5 = [[-1, -1, -1, -1, -1],
    [-1, 1, 2, 1, -1],
    [-1, 2, 4, 2, -1],
    [-1, 1, 2, 1, -1],
    [-1, -1, -1, -1, -1]]

    hpf1 = HPF(kernel3x3, image)
    hpfimage1 = hpf1.process()
    hpf2 = HPF(kernel5x5, image)
    hpfimage2 = hpf2.process()
    cv2.imshow("3x3",hpfimage1)
    cv2.imshow("5x5",hpfimage2)
    cv2.waitKey()
    cv2.destroyAllWindows()

然后从原始图像中减去它

blurred = cv2.GaussianBlur(image, (11, 11), 0)

原始代码取自：Image Sharpening by High Pass Filter using Python and OpenCV