MVTec HALCON中常用的滤波器是如何工作？可以用于什么？

在机器视觉中，图像滤波器无处不在。例如，它们用于减少图像噪声，改善对比度或检测边缘。本文将向您介绍MVTec HALCON中一些最常用的滤波器，它们是如何工作的以及可以用于什么。

mean_image：均值滤波器

首先，我们读取具有背景纹理的示例图像。我们的目标是在不改变实际信息的情况下删除背景纹理。让我们从一个易于理解的通用运算符开始：mean_image。

在生成的图像中，背景纹理已被很好地去除，但是很多相关信息已经丢失。那么，此滤波器如何工作？

为了调用mean_image, 我们指定了掩码大小。

 

*Halcon mean_image 函数原型
mean_image(Image : ImageMean : MaskWidth, MaskHeight : )

read_image(Image,'plan_01')
mean_image(Image,Mean,3,3)

 

对于每个像素，将创建具有指定宽度和高度的蒙版。然后，我们在此蒙版中获取灰度值并计算平均值。将该平均值分配给中心像素。因此，图像滤波后非常均匀平滑。



另一个类似的运算符是median_image。

median_image：中值滤波器

默认情况下，使用圆形蒙版。对灰度值进行排序，并将“中间”值设置为新的灰度值。因此，中位数是更可靠的平均值，离群值对其影响不大。此外，在保留锐利边缘方面要好得多。

但是，更详细的信息，例如此处显示的数字，应用滤波器后仍然很模糊。为了进行比较，这是均值滤波器的结果。

还有更多运算符可用于平滑图像。请参阅“滤波器/平滑处理”一章参考，以获取全面概述。

为了消除此图像中的背景噪音，使用滚动导向滤波器（Rolling Guidance Filter）是一种高级选择。您可以在文档中看到令人印象深刻的结果。

第(3)张图片显示了提取的纹理。要获得此图像，我们使用算术滤波器sub_image。在这里，我们将原始图像减去被滤波器过滤的图像。生成的图像显示了提取的纹理。

滤波器的常见用例

让我们看一下基本过滤器的一些常见用例。

去除噪声

在这里，我们读取了植物的图像，并添加了一些椒盐噪声。使用median_image，我们可以非常有效地消除这种噪声。另外，白噪声是硬件引入的常见问题。在这里，均值滤波器和中值滤波器都可以产生好的结果。

使用滚动式导向滤波器，结果看起来非常不错。但是总运行时间会大大增加。在此太阳能电池图像中，我们希望摆脱水平线。在此，中值滤波器产生视觉上令人满意的结果。

在下一张图片中，我们的目标是使用阈值来检测缺陷。但是，在灰色直方图中，我们不容易看到缺陷。因此，我们应用中值滤波器，现在，直方图中这个小的“丘陵”变得可区分并且可以轻松地进行分段，如下图所示，medain_filter前后。类似地，可以在分割图像以创建感兴趣区域之前应用滤波器。

另一个很好的例子是您要识别图像中的文本。通过滤波器预处理改善运行时间或提高鲁棒性。

一个常见的分割运算符是dyn_threshold，它使用局部阈值。通常，ThresholdImage是原始图像的平滑版本。在此示例中，我们使用它粗略地划分了盲文。

 

*Segment braille with dyn_threshold.
read_image (Image,'photometric_stereo/embossed_01')
mean_image (Image,ImageMean,60,60)
dyn_threshold (Image, ImageMean, RegionDynThresh, 15, 'not_equal')

 
segment-braille-with-dyn_threshold

 

校正不均匀照明

滤波器的另一个常见用例是照明的校正（算术滤波器的使用）。在这里，我们使用背光设置获取图像。注意照明不是完全均匀的。为了解决这个问题，我们获取背景图像，然后从原始图像中减去该背景图像。结果是更好的照明图像。

 

*correct illumination.
read_image (Image,'images/correct_shading_02.png')
read_image (Background, 'images/correct_shading_01.png')
sub_image (image,Background,ImageSub, 1,255)

 

 

增强局部细节

在此图像中，我们要增强细节。为此，我们首先对图像进行平滑处理。然后，我们从原始图像中减去平滑图像，从而为我们提供了细节。然后，我们将这些详细信息添加到原始文件中。如下图所示增强局部细节前后。

 

*Enhance details.
read_image (Image,'angio-part')
guided_filter(Image,image,ImageSmooth,5,10)
sub_image (Image,ImageSmooth,ImageDetail,5,0)
add_image(ImageDetail,Image,ImageDetailEnhanced,1,0)

 

 

最后，需要说明滤波器时必须注意的一个效果：

在reduce_domain时使用的是缩小区域，大多数过滤器仅返回输入域中包含的像素的结果，区域外的像素变为“未定义”。当应用两个或多个滤波器时，这可能会导致图像边界出现伪影。

审核编辑：刘清