C++实现Matlab的psf2otf函数

淡淡的烟草味﹌ 2022-08-09 05:10 162阅读 0赞

最近在用C++实现[L0Smooth][]的代码，其中里面用到了psf2otf这个函数，但是OpenCV没有，因此我自写了一个。  
关于这个函数的介绍，你可以参考Matlab的官方文档及其源代码，也可以参考[这里][Link 1]写的一个记录，这里不做过多介绍了。

## 代码 ##

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    /**
     * FileName    :   filter.cpp
     *  Version    :   0.10
     *  Author     :   WinCoder
     *   Date      :   2015-10-11 10:22:21
     *  Comment    :  Implenment Matlab psf2osf function.
     */
    Mat psf2otf(Mat psf, Size size)
    {
        Mat otf = Mat::zeros(size.height,size.width,psf.type());
    
         // Pad the PSF to outSize
        Size dftSize;
    
        // compute the size of DFT transform
        dftSize.width  = getOptimalDFTSize(size.width);
        dftSize.height = getOptimalDFTSize(size.height);
    
        // allocate temporary buffers and initialize them with 0's
        Mat temp(dftSize, psf.type(), Scalar::all(0));
    
        //copy psf to the top-left corners of temp
        Mat roipsf(temp,Rect(0,0,psf.cols,psf.rows));
        psf.copyTo(roipsf);
    
        // Circularly shift otf so that the "center" of the PSF is at the
        // (0,0) element of the array.
        Mat psf2 = temp.clone();
    
        int cx = psf.cols/2;
        int cy = psf.rows/2;
    
        Mat p0(temp, Rect(0, 0, cx, cy));                   // Top-Left - Create a ROI per quadrant 
        Mat p1(temp, Rect(cx, 0, psf2.cols-cx, cy));            // Top-Right
        Mat p2(temp, Rect(0, cy, cx, psf2.rows - cy));      // Bottom-Left
        Mat p3(temp, Rect(cx,cy, psf2.cols-cx, psf2.rows - cy)); // Bottom-Right
    
    
        Mat q0(psf2, Rect(0, 0,  psf2.cols-cx, psf2.rows - cy));// Top-Left - Create a ROI per quadrant 
        Mat q1(psf2, Rect(psf2.cols-cx, 0, cx, psf2.rows - cy));// Top-Right
        Mat q2(psf2, Rect(0, psf2.rows - cy, psf2.cols-cx, cy));        // Bottom-Left
        Mat q3(psf2, Rect(psf2.cols-cx, psf2.rows - cy,cx,cy)); // Bottom-Right
    
        // swap quadrants (Top-Left with Bottom-Right)
        p0.copyTo(q3);
        p3.copyTo(q0);
    
        // swap quadrant (Top-Right with Bottom-Left)
        p1.copyTo(q2);                    
        p2.copyTo(q1);
    
        // Computer the OTF
        Mat planes[] = {Mat_<float>(psf2), Mat::zeros(psf2.size(), CV_32F)};
        Mat complexI;
        merge(planes, 2, complexI);
    
        dft(complexI, complexI);
    
        otf = complexI;
    
        return otf(Range(0,size.height),Range(0,size.width));
    }

## 说明 ##

这个程序使用了OpenCV库，我使用的版本是OpenCV300，其他版本也是可以的。  
程序是先将矩阵填充到输出大小，然后将原始psf的中心移动到左上角，matlab中psf2otf函数中使用了circshift函数（可以查看其源代码），OpenCV好像没有这个函数，这里我就直接将矩阵分成四个象限，然后将1和3象限对调，2和4象限对调。  
值得说明的是OpenCV中傅里叶变换输出有两种格式 全复数输出（full-complex output，占用两个矩阵大小）和复数共轭对称压缩输出（Complex Conjugate Symmetric (CCS) packed output，一个矩阵大小） 。为了生活保持简单和美好，我个人偏向于全复数格式输出，关于 CCS 格式说明见OpenCV官文[dft][]。

## 测试 ##

测试了几个例子，代码正确。

## 参考资料 ##

Matlab中psf2otf.m源码

## 转载请保留以下信息 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>作者</th> 
   <th align="center">日期</th> 
   <th align="right">联系方式</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>风吹夏天</td> 
   <td align="center">2015年10月11日</td> 
   <td align="right">wincoder#qq.com</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

[L0Smooth]: http://blog.csdn.net/bluecol/article/details/48750561
[Link 1]: http://blog.csdn.net/bluecol/article/details/48288739
[dft]: http://docs.opencv.org/modules/core/doc/operations_on_arrays.html#void%20dft%28InputArray%20src,%20OutputArray%20dst,%20int%20flags,%20int%20nonzeroRows%29