1、LOG 濾波器提取邊緣實驗報告朱俊 0220080198實驗內容1 用 LOG 濾波器提取圖像邊緣2 比較直接濾波和先縮小原圖進行濾波再插補的乘法次數實驗原理1 LOG 濾波器原理設I(x,y)代表灰度變化，灰度變化劇烈的地方就是階躍點，而階躍點的一 次微商為極大值，二次微商為零。因此二次微商為零的地方就是圖像的邊緣 所在。LOG濾波器是高斯(GAUSS)濾波和拉普拉斯(LAPLACIAN)濾波的結合， 即先用高斯濾波器進行平滑濾波，以過慮調噪聲，再提取邊緣,所以效果較好。2 LOG 濾波器的缺點與解決方法由于 LOG 濾波器的模板寬度一般較大，所以 LOG 濾波縮要進行的計算 量也相應較大。

2、設圖像尺寸為NXM，模板寬度為KXK，則對整幅圖進行 卷積的乘法次數為(N-K+l) *(M-K+)*K*K,當N和MK時，所用的乘法 次數約為N*M*K*K。可見乘法次數和模板寬度的平方成正比。事實上， LOG 濾波器可以分解成一只高斯濾波器和另一只模板寬度更小 的 LOG 濾波器。另外，由于高斯濾波器是低通的而且可分解的的，所以。 可以把原圖尺寸縮小后再進行濾波，濾波結束后再進行插補，這樣可以大大 減少所要做的工作量。程序設計程序基于 MFC 的單文檔界面，增加一個位圖包裹類(設計模式的適配器模 式)來封裝對位圖的操作，增加一個濾波類來進行通用的濾波操作。程序結構如下：類定義如下：位圖包裹

3、類:class CWrapBitmappublic:long GetSize();/接口:得到位圖大小,成功返回陣列大小,失敗返回 falseint GetHeight();/接口:得到位圖高度,成功返回高度,失敗返回 falseint GetWidthBytes(); /接口:得到位圖比特寬度,成功返回寬度,失敗返回 false int GetWidth();/接口:得到位圖實際寬度,成功返回寬度,失敗返回 falseBYTE* GetpBuffer();/接口:得到位圖陣列指針,成功返回指針,失敗返回 NULLCBitmap* GetpBitmap();/接口: 得到 CBitmap 類指

4、針. 成功返回指針,失敗返回 NULLBOOL Save(LPCTSTR lpszPathName);接口：保存位圖文件.成功返回true，失敗返回falseBOOL Load(LPCTSTR lpszPathName);接口：打開位圖文件.成功返回true，失敗返回falseCWrapBitmap();virtual CWrapBitmap();private：BYTE* m_pBuffer;/位圖陣列指針CBitmap m_Bitmap;/位圖類HBITMAP m_hBitmap; /打開位圖指針protected：HANDLE DDBToDIB(CBitmap &bitmap， DWOR

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

6、eight);接口：對二維數組(陣列)濾波.成功返回true，失敗返回falseCFilter();virtual CFilter(); private：virtual CFilter(); private：long m_lCount;float m_fCoef;BYTE m_TemplateWidth;/記錄濾波所用的乘法次數/模板系數/模板寬度char* m_pTemplate;/模板指針protected:BYTE CutOverflow(float fNum); /截取超出范圍的數字void Multiply(BYTE* pBuffer,DWORD Size,DWORD Width,D

7、WORD Height); /模板和陣列的操作void SetTemplate(const int nDefTemplate); /設置模板的參數;實驗結果與分析實驗采取如下圖一的灰度圖片，圖片大小170X375，模板選為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經一次 LOG 濾波得結果圖二，所用得乘法次數為 1539650，經驗證可知 1539650=(1705 + 1)X(3755 + 1)X5X5,符合前面所推導公式。若先把原圖縮小到一半大小(85X188),

8、再經過高斯濾波，和LOG濾波， 再插補到原圖大小，得結果圖三。所用乘法次數為 517816，其中高斯濾波用乘 法次數 140616=(85 + 1 3 + 1)X(188 3 + 1)X3X3，LOG 濾波用乘法次 數 377200=(85 + 1 5 + 1)X(188-5+1)X5X5。顯然大大減少了乘法次數。圖一(原圖) 圖二(LOG濾波結果)圖三(濾波后插補結果)附關鍵源程序BOOL CFilter:Filter(const int nDefTemplate,BYTE *pBuffer,DWORD Size,DWORD Width, DWORD Height)SetTemplate(n

9、DefTemplate); if(!pBuffer)/Buf 為空return false;if(Width+16)*HeightSize) /非 8 位色彩的位圖 /MYTODO:轉化到8位AfxMessageBox(不支持非256色位圖)； /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，否則會變成 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(沒有該默認的模板)；void CFilter:Multiply(BYTE *pBuffer， DWORD Size， DWORD Width， DWORD Height)int nBorder=m_TemplateWidth/2; /需要空開的大小DWORD dwOffset=0;float fResult=0;int nTempNum=0;BYTE* pTempBuffer=new BYTESize;for(DWORD y=0+nBorder;yHeight-nBorder;y+) /因為窗口中心點要受模板 大小影響for(DWORD x=0+nBorder;xWidth-nBorder;x+)dwOffset=Size-