小波變換筆記

實(shí)現(xiàn)haar小波

參考文章中講解了haar小波的原理奥洼,比較易懂廓奕,實(shí)現(xiàn)了多級(jí)haar小波分解茴她,本文參照它進(jìn)行了練習(xí)存皂,同時(shí)添加了小波重建晌坤。

# include<iostream>
# include<opencv2/opencv.hpp>

using namespace std;
using namespace cv;

int main()
{
    Mat src = imread("F:\\testdata\\pic\\16.jpg");
    Mat HSV;
    cvtColor(src, HSV, CV_BGR2HSV);
    vector<Mat> channels;
    split(HSV, channels);

    Mat img = channels.at(1);
        //上述是獲取HSV中的飽和度圖像,按需修改
    namedWindow("img", 0);
    imshow("img", img);
    int height = img.rows;
    int width = img.cols;
    int depth = 2;
    int depthcount = 1;

    Mat tmp = Mat::ones(Size(width, height), CV_32FC1);
    Mat wavelet = Mat::ones(Size(width, height), CV_32FC1);
    Mat imgtmp = img.clone();

    imgtmp.convertTo(imgtmp, CV_32FC1);

    //---------------------------------------小波分解-----------------------------//
    while (depthcount <= depth)
    {
        height = img.rows / pow(2,depthcount-1);
        width = img.cols / pow(2,depthcount-1);

        //水平方向變換
        for (int i = 0; i < height; ++i)
        {
            for (int j = 0; j < width / 2; ++j)
            {
                tmp.at<float>(i, j) = (imgtmp.at<float>(i, 2 * j) + imgtmp.at<float>(i, 2 * j + 1)) / 2;
                tmp.at<float>(i, j+width/2) = (imgtmp.at<float>(i, 2 * j) - imgtmp.at<float>(i, 2 * j + 1)) / 2;
            }
        }
        
        //垂直方向變換
        for (int i = 0; i < height / 2; ++i)
        {
            for (int j = 0; j < width; ++j)
            {
                wavelet.at<float>(i, j) = (tmp.at<float>(2 * i, j) + tmp.at<float>(2 * i + 1, j)) / 2;
                wavelet.at<float>(i+height/2, j) = (tmp.at<float>(2 * i, j) - tmp.at<float>(2 * i + 1, j)) / 2;
            }
        }
        /*
        //低通濾波旦袋,選用高斯低通濾波器
        Mat ROI = wavelet(Rect(0, 0, width, height));
        GaussianBlur(ROI, ROI, Size(7, 7), 0.5);
        Mat dst(wavelet, Rect(0, 0, width, height));
        ROI.copyTo(dst);
        */
        imgtmp = wavelet;
        depthcount++;


    }

    
    //------------------------------------------小波重建--------------------------------------//
    while (depth > 0)
    {
        height = img.rows / pow(2, depth - 1);
        width = img.cols / pow(2, depth - 1);
        //列逆變換
        for (int i = 0; i < height/2; ++i)
        {
            for (int j = 0; j < width; ++j)
            {
                float value1 = imgtmp.at<float>(i, j);
                float value2 = imgtmp.at<float>(i+height/2, j);
                tmp.at<float>(2 * i, j) = value1 + value2;
                tmp.at<float>(2 * i+1, j) = value1 - value2;
            }
        }
        
        //行逆變換
        for (int i = 0; i < height; ++i)
        {
            for (int j = 0; j < width / 2; ++j)
            {
                float value1 = tmp.at<float>(i, j);
                float value2 = tmp.at<float>(i , j+width/2);
                wavelet.at<float>(i, 2*j) = value1 + value2;
                wavelet.at<float>(i , 2*j+1) = value1 - value2;
            }
        }

        Mat ROI=wavelet(Rect(0, 0, width, height));
        Mat dst(imgtmp, Rect(0, 0, width, height));
        ROI.copyTo(dst);
        depth--;
    }



    namedWindow("res", 0);
    imgtmp.convertTo(imgtmp, CV_8UC1);
    imshow("res", imgtmp);
    waitKey(0);
    return 0;
}

開(kāi)源代碼實(shí)現(xiàn)多種小波函數(shù)的小波變換

  • C++ wavelet library
  • 可以選擇按照其文檔中的配置方法骤菠,調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù),但是我的嘗試不成功疤孕,出現(xiàn)了內(nèi)存異常商乎,所以本文直接將其源碼放入自己的項(xiàng)目中,和自己的項(xiàng)目一起編譯祭阀,可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能鹉戚。需要注意的是鲜戒,需要配置好FFTW這個(gè)依賴(lài),方法見(jiàn)VS2015配置FFTW
  • 函數(shù)說(shuō)明
  • 利用這個(gè)庫(kù)中的函數(shù)可以得到小波分解的近似系數(shù)細(xì)節(jié)系數(shù)

使用示例

重要的只有如下兩行函數(shù)調(diào)用

dwt_2d(data, depth, name, output, flag, length);

idwt_2d(output, flag, name, res, length);
#include <iostream>
#include <fstream>
#include "wavelet2d.h"
#include <vector>
#include <string>
#include <cmath>
#include<opencv2\opencv.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;

int main() {
  //讀入圖片抹凳,獲取飽和度
  Mat src = imread("F:\\testdata\\poreImgV3\\10.jpg");
  resize(src, src, Size(450, 450));
  Mat HSV;
  cvtColor(src, HSV, CV_BGR2HSV);
  vector<Mat> channels;
  channels.resize(3);
  split(HSV, channels);
  Mat saturation = channels.at(1);
  namedWindow("s", 0);
  imshow("s", saturation);
  waitKey(0);
  //將飽和度圖像數(shù)據(jù)存入vector<vector<double>>中,一行一行放置
  int row = saturation.rows;
  int col = saturation.cols;
  //分配大小
  vector<vector<double>> data;
  data.resize(row);
  for (int i = 0; i < data.size(); ++i)
  {
      data[i].resize(col);
  }
  //放入數(shù)據(jù)
  for (int i = 0; i < row; ++i)
  {
      for (int j = 0; j < col; ++j)
      {
          data[i][j] = saturation.at<uchar>(i, j);
      }
  }

  int depth = 2;
  string name = "haar";
  vector<double> output;
  //output.resize(row*col);
  vector<double> flag;
  vector<int> length; 
  //小波分解
  dwt_2d(data, depth, name, output, flag, length);

  vector<vector<double>> res;
  res.resize(row);
  for (int i = 0; i < res.size(); ++i)
  {
      res[i].resize(col);
  }
  //----------------------------------------------------------------------------------

  //小波重建
  idwt_2d(output, flag, name, res, length);
  //寫(xiě)回原圖像中
  Mat recovery(src.size(), CV_8UC1);
  for (int i = 0; i < row; ++i)
  {
      for (int j = 0; j < col; ++j)
      {
          recovery.at<uchar>(i, j) = (uchar)res[i][j];
      }
  }
  imshow("res", recovery);
  waitKey(0);
  system("pause");
  return 0;
}

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