滑动窗口函数内的操作(用于图像去噪)

Question

我正在做图像去噪工作，试图在我的矩阵中保持连续的线条(以一些宽松的方式)，并删除随机的非零元素，这些元素并不是真正连接到我想要的线条。我遇到的问题详述如下：

我曾尝试编写一个滑动窗口函数，它将搜索我的2-D矩阵的行r，并查找非零数字。

对于每个非零数位，该函数应在行r和行r+1的2x2邻域(非零元素的两边各有2个数字)内查找是否存在非零元素(如果存在，还应查找r-1 )。

如果邻域为空，则应将行r中的原始元素置零，否则应保留窗口内的所有非零元素。

让事情更复杂的是，我还试图使滑动窗口成为圆形，这样当它到达行尾时，它不会被压缩，而是包括来自邻近行开始的数字。

对于所有行，我也只能保留一个“连接的”元素，如果它以某种方式连接到第1行，那么沿着我的矩阵的连续行不能从第2行开始。

这是我用Matlab语言中的for-loops编写的，在尝试操作窗口中的值时遇到了问题。除此之外，我的函数真的很慢。有没有一种方法可以不使用for-loops，也不需要任何预安装的工具箱就能在Matlab或Python中做到这一点呢？

示例Matlab代码："test“是一个二进制矩阵(但并不是我要看的所有矩阵都是二进制的)。它包含5行。这是我为第1行编写的虚拟代码。窗口操作(代码的第4行)不起作用，但希望这能让您对我想要做的事情有所了解。这段代码还省略了矩阵的边，因为我不确定制作这个循环的最好方法。

n=2 % size of neighborhood to look at
p=size(test,2) % length of row

for ii=1+n:p-n;
    if test(1,ii)==1;
        if sum(test(2,(ii-2:ii+2))+test(1,(ii-2:ii+2)))>=2;
           test(2,(ii-2:ii+2))=test(2,(ii-2:ii+2))*2;
        else;
           test(1,ii)=0;
        end;
    end;
end

var=test(2,:);
var(var==1)=0;
var(var>=2)=1;
test(2,:)=var;

Example matrix ("test"): (zeros replaced with '.' for better visualization)

. . . 1 . . 1 . . . . 1 1 1 . . . . . . . 
1 . . . 1 . 1 . . . 1 . . . . . . . . 1 .
. . . . . 1 1 1 . . . 1 . . . . . . 1 . .
. . 1 . . . . . 1 . . . . . . . . . . 1 .
. . . . . . . . . 1 . . . . . 1 . . . . .

Desired output: (zeros replaced with '.' for better visualization)

. . . 1 . . 1 . . . . 1 1 1 . . . . . . .
. . . . 1 . 1 . . . 1 . . . . . . . . . .
. . . . . 1 1 1 . . . 1 . . . . . . . . .
. . . . . . . . 1 . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 1 . . . . . . . . . . .

Answer 1

下面是我认为你正在尝试做的事情的提纲：

​

步骤1：

通过对邻居的值求和，找出在其3x5邻域中具有非零元素的所有矩阵位置。我们还不想包含当前元素，因此中间是零。输入矩阵为test。

​

fil = [1 1 1 1 1; 1 1 0 1 1; 1 1 1 1 1];
A = conv2(test, fil, 'same');

​

第2步：

A现在包含大于1的值，因此将它们全部更改为1，而不使用零值。

​

A(A > 0) = 1;

​

第3步：

既然您已经标识了所有具有有效邻域的元素，那么就通过逐个元素的乘法将test与A结合起来，只留下那些在testand中都是非零的元素具有非零的邻居。

​

result = test .* A;

​

第0步：

填充-上面应该按原样工作，但行和列都用零填充。据我所知，您的填充要求是希望圆形行和列用零填充。

​

nCols = size(test, 2);
paddedTest = [zeros(1,nCols);...
              test(:, nCols-1:nCols), test, test(:,1:2);...
              zeros(1,nCols)];

这显然会通过自己的填充来改变您正在处理的矩阵的大小，所以您需要更改卷积参数，以便返回一个与test大小相同的矩阵。

A = conv2(paddedTest, fil, 'valid');

我现在没有可用的Matlab来测试这一点，但希望其他人能纠正我犯下的任何严重错误。