Floyd Steinberg 抖动 Matlab - 我做错了什么？

Question

我正在尝试使用维基百科页面上的伪代码在 MATLAB 中实现 Floyd Steinberg 抖动 https://en.wikipedia.org/wiki/Floyd%E2%80%93Steinberg_dithering

我的代码如下

image = double(imread("dithering.jpg")) ./ 255;
levels = 2;

image_quantised = round(image .* (levels - 1)) ./ (levels - 1);
error = image - image_quantised;

height = size(image(:, :, 1), 1);
width = size(image(:, :, 1), 2);

image_dithered = image_quantised;

for y = 1:height - 1
    for x = 2:width - 1
                
        image_dithered(y    , x + 1, :) = image_dithered(y    , x + 1, :) + error(y, x, :) .* 7 / 16;
        image_dithered(y + 1, x - 1, :) = image_dithered(y + 1, x - 1, :) + error(y, x, :) .* 3 / 16;
        image_dithered(y + 1, x    , :) = image_dithered(y + 1, x    , :) + error(y, x, :) .* 5 / 16;
        image_dithered(y + 1, x + 1, :) = image_dithered(y + 1, x + 1, :) + error(y, x, :) .* 1 / 16;
        
    end
end

imshow(image_dithered)  % Image 1
imshow(dither(mean(image, 3)))  % Image 2

图片 1

图 2

我期待图像 2 中的结果，但我得到的是图像 1。看起来好像算法没有做任何事情。有任何想法吗？ :)

编辑：我尝试用不同的值初始化 image_dithered；全零、量化图像和原始图像。 None 个正常工作

编辑 2：通过计算循环内的误差和量化，我越来越接近了。然而仍然没有发现。

for y = 1:height - 1
    for x = 2:width - 1
        new_pixel = round(image_dithered(y, x, :) .* (levels - 1)) ./ (levels - 1);
        image_dithered(y, x, :) = new_pixel;

        error = image(y, x, :) - new_pixel;

        image_dithered(y    , x + 1, :) = image_dithered(y    , x + 1, :) + error .* 7 / 16;
        image_dithered(y + 1, x - 1, :) = image_dithered(y + 1, x - 1, :) + error .* 3 / 16;
        image_dithered(y + 1, x    , :) = image_dithered(y + 1, x    , :) + error .* 5 / 16;
        image_dithered(y + 1, x + 1, :) = image_dithered(y + 1, x + 1, :) + error .* 1 / 16;
    end
end

编辑 3：感谢@saastn 和@Cris Luengo，这两个答案都帮助我弄清楚了我哪里出错了，现在它似乎按预期工作了！

完整的固定代码如下。

height = size(image(:, :, 1), 1);
width = size(image(:, :, 1), 2);

image_dithered = image;

for y = 1:height - 1
    for x = 2:width - 1
        old_pixel = image_dithered(y, x, :);
        new_pixel = round(image_dithered(y, x, :) .* (levels - 1)) ./ (levels - 1);
        
        image_dithered(y, x, :) = new_pixel;
        
        error = old_pixel - new_pixel;
        
        image_dithered(y    , x + 1, :) = image_dithered(y    , x + 1, :) + error .* 7 / 16;
        image_dithered(y + 1, x - 1, :) = image_dithered(y + 1, x - 1, :) + error .* 3 / 16;
        image_dithered(y + 1, x    , :) = image_dithered(y + 1, x    , :) + error .* 5 / 16;
        image_dithered(y + 1, x + 1, :) = image_dithered(y + 1, x + 1, :) + error .* 1 / 16;
        
    end
end

imshow(image_dithered)
imshow(dither(mean(image, 3)))

Answer 1

问题是您试图改进伪代码并删除 oldpixel！请注意，该算法不计算量化像素与其在原始图像中的对应值之间的误差，而是计算量化像素与抖动图像中先前值之间的误差，该值可能在扫描先前像素时已更新。将 oldpixel 带回来并再次回顾整个算法。

但即使在修改之后，您也不能期望结果与 MATLAB 输出匹配，这可能是两个实现细节差异的结果。

Answer 2

您在 image_quantized 而不是原始图像中传播错误。去掉这张量化图，它不是算法的一部分。

您需要量化一个像素，然后找到与原始值的差异，并将该误差传播到未来的像素。

请注意，维基百科伪代码会执行此操作 in-place，图像只有一个副本可同时用作输入和输出。

在 this old blog post of mine 上有 Floyd-Steinberg 抖动的 MATLAB 代码。

Answer 3

假设您首先按照 saastn 的回答（并回复它所说的关于这些图像之间的差异的内容）：我想说的是，通过在 saastn 的图像中查看它们，Matlab 的模式看起来像是横向版本Floyd-Steinberg 在这里，要么通过旋转，要么更可能通过换位（将 x 与 y 交换，这是在 x+y 对角轴上的反射）。这不能仅仅通过改变系数来模仿，图像必须按列处理（“for x”在“for y”之外，等等）。

Floyd Steinberg 抖动 Matlab - 我做错了什么？

Floyd Steinberg Dithering Matlab - What am I doing wrong?

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