使用 Hamming/Hanning 过滤器平滑二进制蒙版

Question

我已经使用 MATLAB 的内置 "imfreehand" 定义了二进制掩码。边界内的每个像素都设置为 1，否则设置为 0：

h = imfreehand(handles.fig);
wait(h);
mask = h.creatMask();

然后，我想把mask扩大4个像素，最后加一段代码让边缘更平滑，即mask的边缘从1平滑到0；类似于 Hamming 或 Hanning window。我该怎么做？

Answer 1

所以如果我正确理解你的问题，你有一个二进制掩码，从 h.createMask(); 输出，你想扩展边界，然后，本质上，'feather' 掩码边界。

我完成此操作的一种方法是，或多或少像您建议的那样，使用 imdilate() 通过具有适当半径（比如 4）的圆盘来扩大掩模。虽然我不确定它会产生 4 个像素的膨胀。然后我会用一个小内核执行 conv2()。正如您提到的，它可以由 Hann window 构建。在代码中：

首先，让我们制作您要问的面具：

% test image
I = imread('cameraman.tif');  % Read a sample grayscale image

% From the OP's Question (suggested edit anyway)
fig = figure;
hAx = axes(fig);
hImg = imshow(I, 'Parent', hAx);
h = imfreehand(hAx);
wait(h);
mask = h.createMask();

然后，我们可以通过 strel() 创建一个更大的磁盘来用 imdilate() 扩大掩码

%dilate radius of mask by 4
maskExpanded = imdilate(mask, strel('disk', 4));

最后，我们可以从 hann() window 制作一个 2D 内核并对我们的扩张掩码进行卷积。您用于 hann() window 的点数控制羽化量。也就是说，您可以使用 20 而不是 10 来增加羽化。

%hann kernal
hannWindow = hann(10); %10px
% Convert window into 2 dimensions by outer product.
hannKernel = hannWindow * hannWindow';
% Make the kernel sum to 1
hannKernel = hannKernel ./ sum(hannKernel(:));

% Now Apply Smoothing to the enlarged mask
maskSmoothed = conv2(maskExpanded,hannKernel,'same');

为了完整起见，您可以通过以下方式查看效果：

%View
f2 = figure; 
f2.Position(3) = 2*f2.Position(3); %twice as wide
f2.Position(1) = f2.Position(1) - f2.Position(3)/2;
f2.Position(4) = 2.1*f2.Position(4); %twice as wide
f2.Position(2) = f2.Position(2) - f2.Position(4)/2;

%axes
ax1 = subplot(2,2,1);
ax2 = subplot(2,2,2);
ax3 = subplot(2,2,3);
ax4 = subplot(2,2,4);
%plots
surf(hannKernel, 'parent', ax1);
imshow(maskExpanded,'parent', ax2);
imshow(maskSmoothed,'parent', ax3);
imshow(maskSmoothed-mask,'parent', ax4);
%titles
title(ax1,'Hann kernel 3d representation');
title(ax2,'Expanded Mask');
title(ax3,'Expanded Mask with convolution');
title(ax4,{'Effect of expansion & convolution';'(difference from original)'});

对我来说，这会产生以下数字：

我想有很多方法可以做到这一点，但我希望我的解决方案有所帮助。

使用 Hamming/Hanning 过滤器平滑二进制蒙版

Smoothing binary mask with Hamming/Hanning filter

matlab

signal-processing

image-processing