c++ - Transformada wavelet en openCV

haar-wavelet dwt

Question

¿Alguien intentó implementar DWT en opencv o en C ++? Vi publicaciones anteriores sobre este tema y no las encontré útiles para mí, porque necesito un coeficiente de aproximación y detalles como resultado de la transformación de wavelet.

Intenté agregar esto ( http://wavelet2d.sourceforge.net/ ) a mi proyecto, pero no está funcionando como estaba previsto.

Y esto es muy simple, porque como resultado los parámetros necesito un coeficiente de aproximación y detalles:

void haar1(float *vec, int n, int w)
{
int i=0;
float *vecp = new float[n];
for(i=0;i<n;i++)
vecp[i] = 0;
w/=2;
for(i=0;i<w;i++)
{
vecp[i] = (vec[2*i] + vec[2*i+1])/sqrt(2.0);
vecp[i+w] = (vec[2*i] - vec[2*i+1])/sqrt(2.0);
}
for(i=0;i<(w*2);i++)
vec[i] = vecp[i];
delete [] vecp;
}
void haar2(float **matrix, int rows, int cols)
{
float *temp_row = new float[cols];
float *temp_col = new float[rows];
int i=0,j=0;
int w = cols, h=rows;
while(w>1 || h>1)
{
if(w>1)
{
for(i=0;i<h;i++)
{
for(j=0;j<cols;j++)
temp_row[j] = matrix[i][j];
haar1(temp_row,cols,w);
for(j=0;j<cols;j++)
matrix[i][j] = temp_row[j];
}
}
if(h>1)
{
for(i=0;i<w;i++)
{
for(j=0;j<rows;j++)
temp_col[j] = matrix[j][i];
haar1(temp_col, rows, h);
for(j=0;j<rows;j++)
matrix[j][i] = temp_col[j];
}
}
if(w>1)
w/=2;
if(h>1)
h/=2;
}
delete [] temp_row;
delete [] temp_col;
}

Entonces, ¿alguien puede ayudarme a encontrar el dwt implementado en C ++ o señalarme cómo extraer los coeficientes de código anteriores? Gracias

Answer 1

Aquí hay una transformación de Haar Wavelet directa e inversa (utilizada para el filtrado):

#include "opencv2/opencv.hpp"
#include <iostream>
#include <vector>
#include <stdio.h>
using namespace cv;
using namespace std;
// Filter type
#define NONE 0 // no filter
#define HARD 1 // hard shrinkage
#define SOFT 2 // soft shrinkage
#define GARROT 3 // garrot filter
//--------------------------------
// signum
//--------------------------------
float sgn(float x)
{
float res=0;
if(x==0)
{
res=0;
}
if(x>0)
{
res=1;
}
if(x<0)
{
res=-1;
}
return res;
}
//--------------------------------
// Soft shrinkage
//--------------------------------
float soft_shrink(float d,float T)
{
float res;
if(fabs(d)>T)
{
res=sgn(d)*(fabs(d)-T);
}
else
{
res=0;
}
return res;
}
//--------------------------------
// Hard shrinkage
//--------------------------------
float hard_shrink(float d,float T)
{
float res;
if(fabs(d)>T)
{
res=d;
}
else
{
res=0;
}
return res;
}
//--------------------------------
// Garrot shrinkage
//--------------------------------
float Garrot_shrink(float d,float T)
{
float res;
if(fabs(d)>T)
{
res=d-((T*T)/d);
}
else
{
res=0;
}
return res;
}
//--------------------------------
// Wavelet transform
//--------------------------------
static void cvHaarWavelet(Mat &src,Mat &dst,int NIter)
{
float c,dh,dv,dd;
assert( src.type() == CV_32FC1 );
assert( dst.type() == CV_32FC1 );
int width = src.cols;
int height = src.rows;
for (int k=0;k<NIter;k++)
{
for (int y=0;y<(height>>(k+1));y++)
{
for (int x=0; x<(width>>(k+1));x++)
{
c=(src.at<float>(2*y,2*x)+src.at<float>(2*y,2*x+1)+src.at<float>(2*y+1,2*x)+src.at<float>(2*y+1,2*x+1))*0.5;
dst.at<float>(y,x)=c;
dh=(src.at<float>(2*y,2*x)+src.at<float>(2*y+1,2*x)-src.at<float>(2*y,2*x+1)-src.at<float>(2*y+1,2*x+1))*0.5;
dst.at<float>(y,x+(width>>(k+1)))=dh;
dv=(src.at<float>(2*y,2*x)+src.at<float>(2*y,2*x+1)-src.at<float>(2*y+1,2*x)-src.at<float>(2*y+1,2*x+1))*0.5;
dst.at<float>(y+(height>>(k+1)),x)=dv;
dd=(src.at<float>(2*y,2*x)-src.at<float>(2*y,2*x+1)-src.at<float>(2*y+1,2*x)+src.at<float>(2*y+1,2*x+1))*0.5;
dst.at<float>(y+(height>>(k+1)),x+(width>>(k+1)))=dd;
}
}
dst.copyTo(src);
}
}
//--------------------------------
//Inverse wavelet transform
//--------------------------------
static void cvInvHaarWavelet(Mat &src,Mat &dst,int NIter, int SHRINKAGE_TYPE=0, float SHRINKAGE_T=50)
{
float c,dh,dv,dd;
assert( src.type() == CV_32FC1 );
assert( dst.type() == CV_32FC1 );
int width = src.cols;
int height = src.rows;
//--------------------------------
// NIter - number of iterations
//--------------------------------
for (int k=NIter;k>0;k--)
{
for (int y=0;y<(height>>k);y++)
{
for (int x=0; x<(width>>k);x++)
{
c=src.at<float>(y,x);
dh=src.at<float>(y,x+(width>>k));
dv=src.at<float>(y+(height>>k),x);
dd=src.at<float>(y+(height>>k),x+(width>>k));
// (shrinkage)
switch(SHRINKAGE_TYPE)
{
case HARD:
dh=hard_shrink(dh,SHRINKAGE_T);
dv=hard_shrink(dv,SHRINKAGE_T);
dd=hard_shrink(dd,SHRINKAGE_T);
break;
case SOFT:
dh=soft_shrink(dh,SHRINKAGE_T);
dv=soft_shrink(dv,SHRINKAGE_T);
dd=soft_shrink(dd,SHRINKAGE_T);
break;
case GARROT:
dh=Garrot_shrink(dh,SHRINKAGE_T);
dv=Garrot_shrink(dv,SHRINKAGE_T);
dd=Garrot_shrink(dd,SHRINKAGE_T);
break;
}
//-------------------
dst.at<float>(y*2,x*2)=0.5*(c+dh+dv+dd);
dst.at<float>(y*2,x*2+1)=0.5*(c-dh+dv-dd);
dst.at<float>(y*2+1,x*2)=0.5*(c+dh-dv-dd);
dst.at<float>(y*2+1,x*2+1)=0.5*(c-dh-dv+dd);
}
}
Mat C=src(Rect(0,0,width>>(k-1),height>>(k-1)));
Mat D=dst(Rect(0,0,width>>(k-1),height>>(k-1)));
D.copyTo(C);
}
}
//--------------------------------
//
//--------------------------------
int process(VideoCapture& capture)
{
int n = 0;
const int NIter=4;
char filename[200];
string window_name = "video | q or esc to quit";
cout << "press space to save a picture. q or esc to quit" << endl;
namedWindow(window_name, CV_WINDOW_KEEPRATIO); //resizable window;
Mat frame;
capture >> frame;
Mat GrayFrame=Mat(frame.rows, frame.cols, CV_8UC1);
Mat Src=Mat(frame.rows, frame.cols, CV_32FC1);
Mat Dst=Mat(frame.rows, frame.cols, CV_32FC1);
Mat Temp=Mat(frame.rows, frame.cols, CV_32FC1);
Mat Filtered=Mat(frame.rows, frame.cols, CV_32FC1);
for (;;)
{
Dst=0;
capture >> frame;
if (frame.empty()) continue;
cvtColor(frame, GrayFrame, CV_BGR2GRAY);
GrayFrame.convertTo(Src,CV_32FC1);
cvHaarWavelet(Src,Dst,NIter);
Dst.copyTo(Temp);
cvInvHaarWavelet(Temp,Filtered,NIter,GARROT,30);
imshow(window_name, frame);
double M=0,m=0;
//----------------------------------------------------
// Normalization to 0-1 range (for visualization)
//----------------------------------------------------
minMaxLoc(Dst,&m,&M);
if((M-m)>0) {Dst=Dst*(1.0/(M-m))-m/(M-m);}
imshow("Coeff", Dst);
minMaxLoc(Filtered,&m,&M);
if((M-m)>0) {Filtered=Filtered*(1.0/(M-m))-m/(M-m);}
imshow("Filtered", Filtered);
char key = (char)waitKey(5);
switch (key)
{
case ''q'':
case ''Q'':
case 27: //escape key
return 0;
case '' '': //Save an image
sprintf(filename,"filename%.3d.jpg",n++);
imwrite(filename,frame);
cout << "Saved " << filename << endl;
break;
default:
break;
}
}
return 0;
}
int main(int ac, char** av)
{
VideoCapture capture(0);
if (!capture.isOpened())
{
return 1;
}
return process(capture);
}

Answer 2

Veo que hay muy pocos ejemplos de código para wavelet en java, especialmente si estás usando openCV. Tuve que usar wavelet en java con openCV y usé el código C de @la luvia y lo convertí a java.

Hubo muchos problemas al traducir el código, porque tenía muchas diferencias en los métodos de openCV y las formas de usarlo. Este libro también me ayudó mucho en el proceso.

Espero que este código y el libro ofrezcan una perspectiva de cómo usar la biblioteca y algunas diferencias entre C y Java.

Aquí está el código:

import org.opencv.core.Core;
import org.opencv.core.CvType;
import org.opencv.core.Mat;
import org.opencv.imgcodecs.Imgcodecs;
import org.opencv.imgproc.Imgproc;
public class Wavelet {
//Imperative in java
static{
System.loadLibrary(Core.NATIVE_LIBRARY_NAME);
}
String pathname = "C:/Users/user/img096";
public static void main(String[] args) {
Wavelet wavelet = new Wavelet();
wavelet.applyHaarFoward();
wavelet.applyHaarReverse();
Imgcodecs.imwrite(wavelet.pathname+"imi.jpg", wavelet.imi);
Imgcodecs.imwrite(wavelet.pathname+"imd.jpg", wavelet.imd);
Imgcodecs.imwrite(wavelet.pathname+"imr.jpg", wavelet.imr);
}
Mat im,im1,im2,im3,im4,im5,im6,temp,im11,im12,im13,im14,imi,imd,imr;
float a,b,c,d;
private void applyHaarFoward(){
try{
im = Imgcodecs.imread(pathname+".jpg", 0);
imi = new Mat(im.rows(), im.cols(), CvType.CV_8U);
im.copyTo(imi);
//in CvType. If the number of channels is omitted, it evaluates to 1.
im.convertTo(im, CvType.CV_32F, 1.0, 0.0);
im1 = new Mat(im.rows()/2, im.cols(), CvType.CV_32F);
im2 = new Mat(im.rows()/2, im.cols(), CvType.CV_32F);
im3 = new Mat(im.rows()/2, im.cols()/2, CvType.CV_32F);
im4 = new Mat(im.rows()/2, im.cols()/2, CvType.CV_32F);
im5 = new Mat(im.rows()/2, im.cols()/2, CvType.CV_32F);
im6 = new Mat(im.rows()/2, im.cols()/2, CvType.CV_32F);
// ------------------- Decomposition -------------------
for (int rcnt = 0; rcnt < im.rows(); rcnt+=2) {
for (int ccnt = 0; ccnt < im.cols(); ccnt++) {
//even though the CvType is float with only one channel
//the method Mat.get() return a double array
//with only one position, [0].
a = (float) im.get(rcnt, ccnt)[0];
b = (float) im.get(rcnt+1, ccnt)[0];
c = (float) ((a+b)*0.707);
d = (float) ((a-b)*0.707);
int _rcnt= rcnt/2;
im1.put(_rcnt, ccnt, c);
im2.put(_rcnt, ccnt, d);
}
}
for (int rcnt = 0; rcnt < im.rows()/2; rcnt++) {
for (int ccnt = 0; ccnt < im.cols() - 2; ccnt+=2) {
a = (float) im1.get(rcnt, ccnt)[0];
b = (float) im1.get(rcnt, ccnt+1)[0];
c = (float) ((a+b)*0.707);
d = (float) ((a-b)*0.707);
int _ccnt = ccnt/2;
im3.put(rcnt, _ccnt, c);
im4.put(rcnt, _ccnt, d);
}
}
for (int rcnt = 0; rcnt < im.rows()/2; rcnt++) {
for (int ccnt = 0; ccnt < im.cols() - 2; ccnt+=2) {
a = (float) im2.get(rcnt, ccnt)[0];
b = (float) im2.get(rcnt, ccnt+1)[0];
c = (float) ((a+b)*0.707);
d = (float) ((a-b)*0.707);
int _ccnt = ccnt/2;
im5.put(rcnt, _ccnt, c);
im6.put(rcnt, _ccnt, d);
}
}
imr = Mat.zeros(im.rows(), im.cols(), CvType.CV_32F);//imr = Mat.zeros(512, 512, CvType.CV_32F);
imd = Mat.zeros(512, 512, CvType.CV_32F);
im3.copyTo(imd.adjustROI(0, 0, 256, 256));
im4.copyTo(imd.adjustROI(0, 255, 256, 256));
im5.copyTo(imd.adjustROI(255, 0, 256, 256));
im6.copyTo(imd.adjustROI(255, 255, 256, 256));
}catch(Exception ex){
System.err.println(ex.getLocalizedMessage());
ex.printStackTrace();
}
}
private void applyHaarReverse(){
// ------------------- Reconstruction -------------------
im11 = Mat.zeros(im.rows()/2, im.cols(), CvType.CV_32F);
im12 = Mat.zeros(im.rows()/2, im.cols(), CvType.CV_32F);
im13 = Mat.zeros(im.rows()/2, im.cols(), CvType.CV_32F);
im14 = Mat.zeros(im.rows()/2, im.cols(), CvType.CV_32F);
for (int rcnt = 0; rcnt < im.rows()/2; rcnt++) {
for (int ccnt = 0; ccnt < im.cols()/2; ccnt++) {
int _ccnt = ccnt*2;
im11.put(rcnt, _ccnt, im3.get(rcnt, ccnt));
im12.put(rcnt, _ccnt, im4.get(rcnt, ccnt));
im13.put(rcnt, _ccnt, im5.get(rcnt, ccnt));
im14.put(rcnt, _ccnt, im6.get(rcnt, ccnt));
}
}
for (int rcnt = 0; rcnt < im.rows()/2; rcnt++) {
for (int ccnt = 0; ccnt < im.cols() - 2; ccnt+=2) {
a = (float) im11.get(rcnt, ccnt)[0];
b = (float) im12.get(rcnt, ccnt)[0];
c = (float) ((a+b)*0.707);
im11.put(rcnt, ccnt, c);
d = (float) ((a-b)*0.707);
im11.put(rcnt, ccnt+1, d);
a = (float) im13.get(rcnt, ccnt)[0];
b = (float) im14.get(rcnt, ccnt)[0];
c = (float) ((a+b)*0.707);
im13.put(rcnt, ccnt, c);
d = (float) ((a-b)*0.707);
im13.put(rcnt, ccnt+1, d);
}
}
temp = Mat.zeros(im.rows(), im.cols(), CvType.CV_32F);
for (int rcnt = 0; rcnt < im.rows()/2; rcnt++) {
for (int ccnt = 0; ccnt < im.cols(); ccnt++) {
int _rcnt = rcnt*2;
imr.put(_rcnt, ccnt, im11.get(rcnt, ccnt));
temp.put(_rcnt, ccnt, im13.get(rcnt, ccnt));
}
}
for (int rcnt = 0; rcnt < im.rows()-2; rcnt+=2) {
for (int ccnt = 0; ccnt < im.cols(); ccnt++) {
a = (float) imr.get(rcnt, ccnt)[0];
b = (float) temp.get(rcnt, ccnt)[0];
c = (float) ((a+b)*0.707);
imr.put(rcnt, ccnt, c);
d = (float) ((a-b)*0.707);
imr.put(rcnt+1, ccnt, d);
}
}
}
}

Espero que sea útil.

Answer 3

Here hay otra implementación de la transformada Wavelet en OpenCV de Mahavir :

 #include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/core/mat.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include<iostream>
#include<math.h>
#include<conio.h>
using namespace std;
using namespace cv;
class image
{
public:
Mat im,im1,im2,im3,im4,im5,im6,temp,im11,im12,im13,im14,imi,imd,imr;
float a,b,c,d;
int getim();
};
int image::getim()
{
im=imread("lena.jpg",0); //Load image in Gray Scale
imi=Mat::zeros(im.rows,im.cols,CV_8U);
im.copyTo(imi);
im.convertTo(im,CV_32F,1.0,0.0);
im1=Mat::zeros(im.rows/2,im.cols,CV_32F);
im2=Mat::zeros(im.rows/2,im.cols,CV_32F);
im3=Mat::zeros(im.rows/2,im.cols/2,CV_32F);
im4=Mat::zeros(im.rows/2,im.cols/2,CV_32F);
im5=Mat::zeros(im.rows/2,im.cols/2,CV_32F);
im6=Mat::zeros(im.rows/2,im.cols/2,CV_32F);
//--------------Decomposition-------------------
for(int rcnt=0;rcnt<im.rows;rcnt+=2)
{
for(int ccnt=0;ccnt<im.cols;ccnt++)
{
a=im.at<float>(rcnt,ccnt);
b=im.at<float>(rcnt+1,ccnt);
c=(a+b)*0.707;
d=(a-b)*0.707;
int _rcnt=rcnt/2;
im1.at<float>(_rcnt,ccnt)=c;
im2.at<float>(_rcnt,ccnt)=d;
}
}
for(int rcnt=0;rcnt<im.rows/2;rcnt++)
{
for(int ccnt=0;ccnt<im.cols;ccnt+=2)
{
a=im1.at<float>(rcnt,ccnt);
b=im1.at<float>(rcnt,ccnt+1);
c=(a+b)*0.707;
d=(a-b)*0.707;
int _ccnt=ccnt/2;
im3.at<float>(rcnt,_ccnt)=c;
im4.at<float>(rcnt,_ccnt)=d;
}
}
for(int rcnt=0;rcnt<im.rows/2;rcnt++)
{
for(int ccnt=0;ccnt<im.cols;ccnt+=2)
{
a=im2.at<float>(rcnt,ccnt);
b=im2.at<float>(rcnt,ccnt+1);
c=(a+b)*0.707;
d=(a-b)*0.707;
int _ccnt=ccnt/2;
im5.at<float>(rcnt,_ccnt)=c;
im6.at<float>(rcnt,_ccnt)=d;
}
}
imr=Mat::zeros(256,256,CV_32F);
imd=Mat::zeros(256,256,CV_32F);
im3.copyTo(imd(Rect(0,0,128,128)));
im4.copyTo(imd(Rect(0,127,128,128)));
im5.copyTo(imd(Rect(127,0,128,128)));
im6.copyTo(imd(Rect(127,127,128,128)));
//---------------------------------Reconstruction-------------------------------------
im11=Mat::zeros(im.rows/2,im.cols,CV_32F);
im12=Mat::zeros(im.rows/2,im.cols,CV_32F);
im13=Mat::zeros(im.rows/2,im.cols,CV_32F);
im14=Mat::zeros(im.rows/2,im.cols,CV_32F);
for(int rcnt=0;rcnt<im.rows/2;rcnt++)
{
for(int ccnt=0;ccnt<im.cols/2;ccnt++)
{
int _ccnt=ccnt*2;
im11.at<float>(rcnt,_ccnt)=im3.at<float>(rcnt,ccnt); //Upsampling of stage I
im12.at<float>(rcnt,_ccnt)=im4.at<float>(rcnt,ccnt);
im13.at<float>(rcnt,_ccnt)=im5.at<float>(rcnt,ccnt);
im14.at<float>(rcnt,_ccnt)=im6.at<float>(rcnt,ccnt);
}
}
for(int rcnt=0;rcnt<im.rows/2;rcnt++)
{
for(int ccnt=0;ccnt<im.cols;ccnt+=2)
{
a=im11.at<float>(rcnt,ccnt);
b=im12.at<float>(rcnt,ccnt);
c=(a+b)*0.707;
im11.at<float>(rcnt,ccnt)=c;
d=(a-b)*0.707; //Filtering at Stage I
im11.at<float>(rcnt,ccnt+1)=d;
a=im13.at<float>(rcnt,ccnt);
b=im14.at<float>(rcnt,ccnt);
c=(a+b)*0.707;
im13.at<float>(rcnt,ccnt)=c;
d=(a-b)*0.707;
im13.at<float>(rcnt,ccnt+1)=d;
}
}
temp=Mat::zeros(im.rows,im.cols,CV_32F);
for(int rcnt=0;rcnt<im.rows/2;rcnt++)
{
for(int ccnt=0;ccnt<im.cols;ccnt++)
{
int _rcnt=rcnt*2;
imr.at<float>(_rcnt,ccnt)=im11.at<float>(rcnt,ccnt); //Upsampling at stage II
temp.at<float>(_rcnt,ccnt)=im13.at<float>(rcnt,ccnt);
}
}
for(int rcnt=0;rcnt<im.rows;rcnt+=2)
{
for(int ccnt=0;ccnt<im.cols;ccnt++)
{
a=imr.at<float>(rcnt,ccnt);
b=temp.at<float>(rcnt,ccnt);
c=(a+b)*0.707;
imr.at<float>(rcnt,ccnt)=c; //Filtering at Stage II
d=(a-b)*0.707;
imr.at<float>(rcnt+1,ccnt)=d;
}
}
imd.convertTo(imd,CV_8U);
namedWindow("Input Image",1);
imshow("Input Image",imi);
namedWindow("Wavelet Decomposition",1);
imshow("Wavelet Decomposition",imd);
imr.convertTo(imr,CV_8U);
namedWindow("Wavelet Reconstruction",1);
imshow("Wavelet Reconstruction",imr);
waitKey(0);
return 0;
}
int main()
{
image my;
my.getim();
return 0;
}

¡Espero que alguien lo encuentre útil!

Answer 4

Sugerencia : no sugiero que implemente dwt desde cero, es muy difícil satisfacer sus demandas. Si realmente necesita la versión cpp en su trabajo, le recomiendo que pruebe PyWavelets , cuyas funciones básicas de dwt están implementadas en C, para que pueda migrarlas a su programa fácilmente. De lo contrario, también puede verificar sus pensamientos con Python primero en lugar de arriesgarse a pagar esfuerzos inútiles.

Aquí está una de mis implementaciones de dwt que soporta muchos tipos de filtro wavelet, funciona pero no funciona bien. Con el aumento de nivel, la reconstrusión es cada vez más borrosa.

Si desea cambiar el filtro wavelet, puede usar matlab ( wfilters(wname) ) o seleccionar desde el código fuente de PyWavelets , y también da la regla para obtener un total de 4 filtros de estos coeficientes.