在 C++ 中使用 3X3 低通滤波器对 .pgm 图像进行卷积

Question

我正在尝试用 C++ 编写一个程序，它具有以下 3 个函数： (i) read_pgm_image() - 从文件中读取 .pgm 格式的图像； (ii) convolve() - 使用 3X3 低通滤波器对图像执行卷积；和， (iii) write_pgm_image() - 将图像数据写回单独的文件

这是我的代码：

#include<iostream>
#include<fstream>
#include<string>
using namespace std;

void read_pgm_image(char name[]);
void convolve(int img[][256], int M, int N, int img_intensity);
void write_pgm_image(char name[], int img[256][256], int img_data[]);

int main()
{   read_pgm_image("lenna2.pgm");

    getchar();
    return 0;
}

void read_pgm_image(char name[])
{   string magic, creator_info;
    int img_intensity, M, N;
    ifstream file(name, ios::binary);
    if(file.is_open())
    {   cout<<"File successfully opened! \n\n";
        cout<<"Reading the file...\n";
        cout<<"Name of the file:\t"<<name<<'\n';

        getline(file,magic); // get the magic number

        getline(file,creator_info); // get the creator information

        file>>M; // get width of the image
        cout<<"Width of the Image:\t"<<M<<'\n';

        file>>N; // get length of the image
        cout<<"Length of the Image:\t"<<N<<'\n';

        file>>img_intensity; // get the image intensity
        cout<<"Maximum Intensity:\t"<<img_intensity<<'\n'; 

        int img[256][256]; // create an array to store image data
        for(int i=0; i<N; i++)
        {   for(int j=0; j<M; j++)
            {   file.read((char*)&img[i][j],sizeof(int));
            }
        }
        file.close();

        convolve(img, M, N, img_intensity); // Calling the Convolve function
    }
    else
    {   cout<<"Error in opening image!";
        file.close();
    }
}



void convolve(int img[256][256], int M, int N, int img_intensity)
{   int con_img[256][256], sum=0, img_data[3]={M,N,img_intensity};

    for(int i=0; i<N; i++)
    {   for(int j=0; j<M; j++)
        {   con_img[i][j]=img[i][j];
        }
    }

    for(int i=1; i<(N-1); i++)
{   for(int j=1; j<(M-1); j++)
    {   for(int k=(i-1); k<(i+1); k++)
        {   for(int l=(j-1); l<(j+1); l++)
            {   sum = sum + img[k][l];
            }
        }
        con_img[i][j] = sum/9;
        sum=0;
    }
}

write_pgm_image("image_convolve.pgm", con_img, img_data);
}



void write_pgm_image(char name[], int img[256][256], int img_data[3])
{ cout<<"\nCreating image file...\n";

  ofstream file(name,ios::binary);

  if(file.is_open())
  {   cout<<"File successfully created!\n";
      cout<<"Writing image data...\n";

      file<<"P5\n"<<img_data[0]<<' '<<img_data[1]<<' '<<img_data[2]; //Writing P5, image width, image length and maximum intensity

      cout<<"Image data written!\n";

      for(int i=0; i<img_data[1]; i++)  //Write image data to the file
        {   for(int j=0; j<img_data[0]; j++)
            {   file.write((char*)&(img[i][j]), sizeof(int));
            }
        }
      cout<<"Image pixel info written!\n";
      file.close();
  }
  else
  { cout <<"Error in creating file!";
    file.close();
  }
}

convolve() 函数似乎有问题。理想情况下，我应该得到输入图像的模糊版本（我无法上传）。但我得到的是一张垃圾图片。

非常感谢任何帮助... 谢谢。

Answer 1

k 和 l 的循环边界存在一个小错误（< 应该是 <=），因此您要对 4 个像素而不是 9 个像素求和。您稍后除以 9 以获得平均值，这将如果您添加了正确的像素数，则正确，但总和已经有缺陷。

Answer 2

您声明 img 是一个二维整数数组，也就是说数组中的每个条目都是 4 个字节。您还使用 sizeof(int).

一次读取文件 4 个字节

 int img[256][256]; // create an array to store image data
 for(int i=0; i<N; i++)
 {   for(int j=0; j<M; j++)
     {   file.read((char*)&img[i][j],sizeof(int));
     }
 }

根据PGM file specification，像素值是1或2字节，（char或shorts）取决于是否最大强度值大于 255。您正在将文件中的 2 个或 4 个像素值读入 img 数组中的 1 个条目。

您的文件 reader 看起来应该更喜欢这个。我们可以一次读取所有文件，因为 C++ 和 PGM 数组都以行优先顺序存储数据。

char img[N][M];
file.ignore(); // ignore one character (as described in file specification)
file.read((char*)img,(streamsize)sizeof(img));

如果仍然无法正常工作，请确保您可以重现此 PGM 文件的结果 test.pgm：

P5
# this is a comment
5 5
255
!!!!!AAAAA~~~~~AAAAA!!!!!

打印矩阵给出这些值：

33 33 33 33 33 
65 65 65 65 65 
126 126 126 126 126 
65 65 65 65 65 
33 33 33 33 33

我电脑上的图片查看器是这样显示的（放大2000%）：

在 C++ 中使用 3X3 低通滤波器对 .pgm 图像进行卷积

convolution using a 3X3 low pass filter for a .pgm image in C++

c++

image

convolution