Bildverarbeitung

Glättungsfilter Vergleich

In einem vorherigen Blogartikel habe ich über die rechnerische Umsetzung von Glättungsalgorithmen gesprochen. Die dabei erläuterten Algorithmen waren der Mittelwertfilter, der Gaußfilter und der Medianfilter. In diesem Artikel sollen die Vor- und Nachteile der einzelnen Glättungsverfahren diskutiert werden. Zunächst muss festgehalten werden, dass es sich bei dem Mittelwert und beim Gaußfilter und Lineare und beim Medianfilter (vergleiche auch Minimumfilter und Maximumfilter) um nichtlineare Filter – genauer Rangordnungsfilter – handelt. Während bei linearen Faltungen der neue Wert durch die umliegenden Pixel errechnen lässt entspricht bei Rangordnungsfiltern der neue Wert genau dem Wert von einem der umliegenden Pixel. Durch diese Charakteristik eignet sich der Median Filter ideal um Salz&Pfeffer Rauschen, also vereinzelt auftretende schwarze oder weiße Pixel, zu entfernen. Lineare Filter würden diese Pixel übernehmen und an alle umliegenden Pixel wären von ihnen beeinflusst. Der Nachteil vom Medianfilter ist das vor allem bei Kanten sehr viele Informationen verloren gehen können.

Unterschied zwischen Mittelwert und Gaußfilter

Während der Mittelwertfilter aufgrund seines rechteckigen Aufbaus viele rechteckähnliche Strukturen (je nach Faltungskern große Pixel) auf dem Endbild zurück lassen kann sind diese beim Gaußfilter nicht zu sehen. Aus diesem Grund hat sich für die meisten Anwendungsgebiete der Gaußfilter als wichtigster linearer Filter zum Weichzeichnen durchgesetzt.

salzfpeffer_blur-gblur-mblur
Von links nach rechts: Bild mit Salz&Pfeffer Rauschen, 3x3Mittelwertfilter, 3x3Gaußfilter, 3x3Medianfilter

Salz und Pfeffer rauschen wird vom Medianfilter vollständig entfernt, allerdings auf kosten der Bildqualität. Man beachte vor allem die einzelnen Metallstreben des Eifelturms.

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Von links nach rechts: Bild mit gaußverteiltem Rauschen, 3x3Mittelwertfilter, 3x3Gaußfilter, 3x3Medianfilter

 

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