中值滤波

概述

中值滤波算法使用提供的 2D 核对输入图像执行二维 (2D) 滤波操作。核定义了滤波操作的像素邻域。滤波器执行非线性操作，其中正在处理的像素被输入图像中被核掩蔽的像素集中值替换。中值滤波操作用于脉冲噪声降低、图像平滑、分析等。

输入	核	输出
	\[ \begin{bmatrix} 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 1 \end{bmatrix} \]

实现

VPI 以以下方式实现中值滤波

中值滤波算法高层实现

离散 2D 中值滤波使用以下离散函数实现

\[ I'[x,y] = \underset{m \in [0 .. k_h-1] \\ n \in [0 .. k_w-1]}{median} \Big\{ K[m,n] \times I[x-(n-\lfloor k_w/2 \rfloor), y-(m-\lfloor k_h/2 \rfloor)] \Big\} \]

其中

• \(I\) 是输入图像。
• \(I'\) 是结果图像。
• \(K\) 是邻域核，其中 \(K \in \{0 \vee 1\}\)。
• \(k_w, k_h\) 分别是核的宽度和高度。
• \(median\) 是中值滤波操作。

C API 函数

有关实现该算法的限制、约束和后端列表，请查阅以下函数的参考文档

函数	描述
vpiSubmitMedianFilter	对图像运行 2D 中值滤波。

用法

语言 C/C++ Python

1. 导入 VPI 模块

   import vpi

2. 定义一个 3x3 形态学核以执行完整邻域搜索。

   kernel = [[1, 1, 1],
             [1, 1, 1],
             [1, 1, 1]]

3. 使用 CPU 后端和给定的核对输入图像运行中值滤波。输入和输出是 VPI 图像。

   with vpi.Backend.CUDA
   output = input.median_filter(kernel, border=vpi.Border.ZERO)

1. 初始化阶段
   1. 包含定义所需函数和结构的头文件。

      #include <vpi/algo/MedianFilter.h>

   2. 定义输入图像对象。

          VPIImage input = /*...*/;

   3. 创建输出图像。它从输入图像获取其尺寸和格式。

      int32_t w, h;
          vpiImageGetSize(input, &w, &h);
       
          VPIImageFormat format;
          vpiImageGetFormat(input, &format);
       
          VPIImage output;
          vpiImageCreate(w, h, format, 0, &output);

   4. 创建将在其中提交算法以执行的流。

          VPIStream stream;
          vpiStreamCreate(0, &stream);

2. 处理阶段
   1. 定义要使用的核。在本例中，一个简单的 3x3 全邻域。

      int8_t kernel[3 * 3] = { 1, 1, 1,
                                   1, 1, 1,
                                   1, 1, 1 };

   2. 提交用于中值滤波的算法。选择的边界扩展是 VPI_BORDER_LIMITED，因为它忽略图像外部的所有像素。它将由 CPU 后端执行。

          vpiSubmitMedianFilter(stream, VPI_BACKEND_CPU, input, output, 3, 3, kernel, VPI_BORDER_LIMITED);

   3. 可选地，等待直到处理完成。

          vpiStreamSync(stream);

3. 清理阶段
   1. 释放流以及输入和输出图像所持有的资源。

          vpiStreamDestroy(stream);
          vpiImageDestroy(input);
          vpiImageDestroy(output);

有关更多信息，请参阅 VPI - Vision Programming Interface 的“API 参考”部分中的 中值滤波。

性能

有关如何使用下面的性能表的信息，请参阅 算法性能表。
在比较测量结果之前，请查阅 比较算法运行时间。
有关性能基准测试方式的更多信息，请参阅 性能基准。

清除滤波器 设备 Jetson AGX Orin  - 流 1 2 4 8