1、LOG 滤波器提取边缘实验报告朱俊 0220080198一 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二 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
2、大。设图像尺寸为 NM，模板宽度为 KK，则对整幅图进行卷积的乘法次数为（N-K+1 ）*(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。三 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：位图文件 位图
3、包裹类 滤波器类位图数据滤波后的位图数据视图类显示类定义如下：位图包裹类: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 falseint 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 NULLCBi
4、tmap* GetpBitmap();/接口: 得到 CBitmap 类指针. 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
5、指针protected:HANDLE DDBToDIB(CBitmap /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 CFilter public:long GetCount(); /接口：得到滤波所用的乘法次数BOOL Filter(const int nDefTemplate,BYTE *pBuffer, DWORD Size,DWORD Width, D
6、WORD Height);/接口: 对二维数组(阵列)滤波. 成功返回 true,失败返回 falseCFilter();virtual CFilter();private:long m_lCount; /记录滤波所用的乘法次数float m_fCoef; /模板系数BYTE m_TemplateWidth; /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,DWORD Height);
7、/模板和阵列的操作void SetTemplate(const int nDefTemplate);/设置模板的参数;四 实验结果与分析实验采取如下图一的灰度图片，图片大小 170375，模板选为 55，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（17051）（37551）55，符合前面所推导公式。若先把原图缩小到一半大小（85188） ，再经过高斯滤波，和 LOG 滤波，再插补到原图大小
8、，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（85131）（18831）33，LOG 滤波用乘法次数 377200（85151）（188-5+1）55。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）五 附关键源程序BOOL CFilter:Filter(const int nDefTemplate,BYTE *pBuffer,DWORD Size,DWORD Width, DWORD Height)SetTemplate(nDefTemplate);if(!pBuffer)/Buf 为空return false;if(
9、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 TEMPLATE_LOG:m_TemplateWidth=5;m_fCoef=1;BYTE btTempl
10、ateSize=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,break;case TEMPLATE_LAPLACIAN:m_TemplateWidth=3;m_fCoef=1;BYTE btTemplateSize=m_TemplateWidth*m_TemplateWidth;m_pTem
11、plate=new charbtTemplateSize;char btTemp9=-1,-1,-1,-1,9,-1,-1,-1,-1;:memcpy(m_pTemplate,break;case TEMPLATE_GAUSS:m_TemplateWidth=3;m_fCoef=1/16.0;/不能 1/16,否则会变成 0BYTE btTemplateSize=m_TemplateWidth*m_TemplateWidth;m_pTemplate=new charbtTemplateSize;char btTemp9=1,2,1,2,4,2,1,2,1;:memcpy(m_pTemplate
12、,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;y255.0)return (BYTE)255;else if(fNum0.0)return (BYTE)0;elsereturn (BYTE)fNum;long CFilter:GetCount()return m_lCount;学生：朱俊 0220080198
